Оптоволоконные кабели

На сегодняшний день применение оптоволоконных кабелей стало настолько повсеместным, что практически вытеснило использование в разных сферах медных и электрических кабелей. Используют оптическое волокно при разных видах протяжки сетей, при структуризации сети, для подключения всевозможных современных систем кабельного телевидения, сети Интернет, подключения всевозможных абонентских услуг и многое другое.

 

Преимущества оптоволоконных кабелей

 

Почему стало так широко использование оптоволоконных кабелей? Преимущества данного вида кабелей перед медно-жильными кабелями достаточно большие. Во-первых, это его цена, по сравнению с кабелем, состоящим из медной проволоки, оптоволоконный кабель стоит практически в четыре раза дешевле. Это происходит, потому что оптоволоконный кабель изготавливается из пластика либо из стекла. Данные материал обрабатывается в нитевидный провод, который имеет свойство переносить световые потоки, за счет того, что полностью отражают внутренний свет.

 

Таким образом становится понятно, почему оптическое волокно является экономически выгодным в использовании, медь материал очень дорогой, тогда как кварцевое стекло или пластик абсолютно недорогие материалы. Следующим преимуществом данных видов кабелей является их незначительный вес и размер по отношению к электрическим проводам, поскольку диаметр стекловолокна равняется не более десяти микрон, это очень тонкая нить стекла или пластика.

 

 

Сигналы в оптическом волокне практически не затухают, что тоже характеризует данный материал только с положительной точки зрения. Немаловажным является что оптоволоконный кабель работает бесшумно, что влияет на его пропускную способность, и вследствие этого значительно повышается скорость приема и передачи сигналов. Использование оптоволоконных кабелей гарантирует высокую степень защиты от неправомерного доступа, это достигается за счет того, что информация скрыта, и ее невозможно отследить в радиодиапазонах, к тому же оптическое волокно имеет специальные способы подключения, которые достаточно трудно взломать.

 

Применение оптоволоконных кабелей

 

 

 

Именно поэтому всевозможные структуры закрытого типа предпочитают проведение телефонных и других сетей именно с использованием оптоволоконных кабелей. Поскольку при использовании оптического волокна возникновение искр практически исключается, происходит довольно сильное снижение риска возникновения пожара, что делает применение оптоволоконных кабелей практически безопасным, к тому же при подключении кабеля используется гальванический способ, что дает возможность устанавливать кабели без заземления, то есть проведение данного кабеля само по себе является изолирующим. Прекрасно характеризует данные кабели и эксплуатационный срок, он является очень длительным. Рабочий срок оптоволоконного кабеля может равняться двадцати пяти годам службы, затем уже постепенно происходит затухание, в связи с которым наступает последующая деградация оптического волокна.

 

Оптоволоконные кабели — характеристики

Оптоволоконные кабели могут подразделяться на одномодовые и мультимодовые, последние являются наиболее распространенными в использовании, поскольку стоимость их значительно ниже, а технология изготовления более простая в сравнении с изготовлением одномодовых кабелей, сердечник в которых очень малого диаметра. Соединяются оптоволоконные кабели двумя способами, посредством дуговой сварки и посредством использования сплайса (специальной муфты).

Как говорилось, применение оптического волокна стало набирать обороты. Оптоволоконный кабель может быть использован не только как телекоммуникационная сеть, но и в качестве осветителей, создания иллюминации и декорирования зданий, а также в качестве контролирующих датчиков разных измерительных приборов.

 

Оптоволоконные кабели, виды и характеристики

Оптоволоконный кабель (он же волоконно-оптический) — это принципиально иной тип кабеля по сравнению с другими типами электрических или медных кабелей. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент — это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением.

Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля, только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром порядка 1-10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции — стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. В данном случае мы имеем дело с режимом так называемого полного внутреннего отражения света от границы двух веществ с разными коэффициентами преломления (у стеклянной оболочки коэффициент преломления значительно ниже, чем у центрального волокна). Металлическая оплетка кабеля обычно отсутствует, так как экранирование от внешних электромагнитных помех здесь не требуется, однако иногда ее все-таки применяют для механической защиты от окружающей среды (такой кабель иногда называют броневым, он может объединять под одной оболочкой несколько оптоволоконных кабелей).

Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности и секретности передаваемой информации. Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам этот сигнал принципиально не порождает внешних электромагнитных излучений. Подключиться к этому типу кабеля для несанкционированного прослушивания сети практически невозможно, так как это требует нарушения целостности кабеля.

Теоретически воз¬можная полоса пропускания такого кабеля достигает величины 1012 Гц, что несравнимо выше, чем у любых электрических кабелей. Стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и сейчас примерно равна стоимости тонкого коаксиального кабеля. Однако в данном случае необходимо применение специальных оптических приемников и передатчиков, преобразующих световые сигналы в электрические и обратно, что порой существенно увеличивает стоимость сети в целом.

Типичная величина затухания сигнала в оптоволоконных кабелях на частотах, используемых в локальных сетях, составляет около 5 дБ/км, что примерно соответствует показателям электрических кабелей на низких частотах. Но в случае оптоволоконного кабеля при росте частоты передаваемого сигнала затухание увеличивается очень незначительно, и на больших частотах (особенно свыше 200 МГц) его преимущества перед электрическим кабелем неоспоримы, он просто не имеет конкурентов.

Однако оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки. Самый главный из них — высокая сложность монтажа (при установке разъемов необходима микронная точность, от точности скола стекловолокна и степени его полировки сильно зависит затухание в разъеме). Для установки разъемов применяют сварку или склеивание с помощью специального геля, имеющего такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно. В любом случае для этого нужна высокая квалификация персонала и специальные инструменты. Поэтому чаще всего оптоволоконный кабель продается в виде заранее нарезанных кусков разной длины, на обоих концах которых уже установлены разъемы нужного типа.

Хотя оптоволоконные кабели и допускают разветвление сигналов (для этого выпускаются специальные разветвители на 2-8 каналов), как правило, их используют для передачи. Ведь любое разветвление неизбежно сильно ослабляет световой сигнал, и если разветвлений будет много, то свет может просто не дойти до конца сети.

Оптоволоконный кабель менее прочен, чем электрический, и менее гибкий (типичная величина допустимого радиуса изгиба составляет около 10-20 см). Чувствителен он и к ионизирующим излучениям, из-за которых снижается прозрачность стекловолокна, то есть увеличивается затухание сигнала. Чувствителен он также к резким перепадам температуры, в результате которых стекловолокно может треснуть. В настоящее времы выпускаются оптические кабели из радиационно стойкого стекла (стоят они, естественно, дороже).

Оптоволоконные кабели чувствительны также к механическим воздействиям (удары, ультразвук) — так называемый микрофонный эффект. Для его уменьшения используют мягкие звукопоглощающие оболочки.

Применяют оптоволоконный кабель только в сетях с топологией «звезда» и «кольцо». Никаких проблем согласования и заземления в данном случае не существует. Кабель обеспечивает идеальную гальваническую развязку компьютеров сети. В будущем этот тип кабеля, вероятно, вытеснит электрические кабели всех типов или, во всяком случае, сильно потеснит их. Запасы меди на планете истощаются, а сырья для производства стекла более чем достаточно.

Существуют два различных типа оптоволоконных кабелей:

1. Многомодовый, или мультимодовый, кабель, более дешевый, но менее качественный;
2. Одномодовый кабель, более дорогой, но имеющий лучшие ха¬рактеристики.  

Основные различия между этими типами связаны с разным режимам прохождения световых лучей в кабеле.

В одномодовом кабеле практически все лучи проходят один и тот же путь, в результате чего все они достигают приемника одновременно, и форма сигнала практически не искажается. Одномодовый кабель имеет диаметр центрального волокна около 1,3 мкм и передает свет только с такой же длиной волны (1,3 мкм). Дисперсия и потери сигнала при этом очень не¬значительны, что позволяет передавать сигналы на значительно большее расстояние, чем в случае применения многомодового кабеля. Для одномодового кабеля применяются лазерные приемопередатчики, использующие свет исключительно с требуемой длиной волны. Такие приемопередатчики пока еще сравнительно дороги и не слишком долговечны. Однако в перспективе одномодовый кабель должен стать основным благодаря своим прекрасным характеристикам.

В многомодовом кабеле траектории световых лучей имеют заметный разброс, в результате чего форма сигнала на приемном конце кабеля искажается. Центральное волокно имеет диаметр 62,5 мкм, а диаметр внешней оболочки — 125 мкм (это иногда обозначается как 62,5/125). Для передачи используется обычный (не лазерный) светодиод, что снижает стоимость и увеличивает срок службы приемопередатчиков по сравнению с одномодовым кабелем. Длина волны света в многомодовом кабеле равна 0,85 мкм. Допустимая длина кабеля достигает 2-5 км. В настоящее время многомодовый кабель — основной тип оптоволоконного кабеля, так как он дешевле и доступнее. Задержка распространения сигнала в оптоволоконном кабеле не сильно отличается от задержки в электрических кабелях. Типичная величина задержки для наиболее распространенных кабелей составляет около 4-5 нс/м.

Для чего нужен волоконно-оптический кабель?

Волоконно-оптический кабель активно используется для прокладки линий связи и считается наиболее современным и эффективным проводником информации на сегодняшний день. Всё время растущие запросы человечества в сфере коммуникаций подталкивают разработчиков изобретать новые и новые способы передачи информации на максимально возможных скоростях. И все новейшие решения в области интернета и телефонии не обходятся без использования оптического кабеля.

Волоконно-оптический кабель представляет собой конструкцию, основой которой являются тончайшие волокна из чистого кварцевого стекла, облаченные в специальные изолирующие материалы и внешнюю оболочку. На рынке телекоммуникационного оборудования и кабельно-проводниковой продукции оптические кабели связи представлены широчайшей линейкой моделей с различными техническими параметрами, структурой и функционалом. Но все эти модели объединяет принцип передачи сигнала: по сути, оптическое волокно является световой трубкой, в которой световая волна распространяется согласно законам оптики.

Для чего нужен оптический кабель и почему нельзя обойтись имеющимися медножильными проводниками? Дело в том, что за последнее десятилетие многократно возрос спор на высокоскоростной интернет и качественную мобильную связь. Зачастую медные кабели связи просто не в состоянии отвечать всё время растущим аппетитам абонентов. Возможности же волоконно-оптического кабеля безграничны. Малогабаритные оптические кабели способны заменить громоздкие медные аналоги при этом значительно улучшая качество и скорость передачи данных.

Оптоволоконные технологии применимы как в промышленности, так и в быту. Помимо возможности передачи информации на высоких скоростях при использовании современных оптических решений, волоконно-оптический кабель является диэлектриком, что делает его наиболее безопасным для применения на различных объектах промышленности.

Оптические кабели способны передавать информацию на длинные расстояния, при этом сохраняя максимально возможное качество передачи данных. Широкая линейка модификаций оптического кабеля позволяет подбирать модели идеально подходящие для построения конкретной кабельной трассы при сохранении параметров передачи.

Оптический кабель необходим в тех случаях, когда высок уровень электромагнитных помех, т.к. оптоволокно вовсе нечувствительно к внешним электромагнитным влияниям.
Также стоит отметить, что сам материал проводника, стекло, химически устойчиво к процессам коррозии, что увеличивает срок службы изделия.

Оптические технологии – это принципиально новый подход к передаче информации. Соответственно, пока что построение оптических линий связи обходится дороже работ с медножильными аналогами. Цена на оптический кабель всё же выше стоимости медных кабелей связи. И на сегодняшний день применение оптоволокна оправдано, скорее, на больших расстояниях.

На сайте компании «Вионет» представлен широчайший ассортимент оптического кабеля проверенных заводов-производителей по выгодным ценам. Мы предлагаем оптический кабель купить высокого качества для построения надёжных линий связи и получения высокоскоростных каналов передачи информации.

Оптоволоконные линии связи: неограниченные возможности

Технологический век дал нам много ярких изобретений и открытий, но, по-видимому, именно возможность передачи информации на большие расстояния внесла один из наиболее весомых вкладов в развитие технологий. Носители, по которым передаются данные, прошли долгий путь развития от медной проволоки столетие назад до современных оптоволоконных кабелей. В результате многократно увеличились объемы информации, скорости и расстояния ее передачи, что расширило пределы технологического развития во всех областях.

Современные оптоволоконные кабели из стекла с малыми потерями обеспечивают практически неограниченную полосу пропускания и имеют массу других преимуществ над ранее созданными носителями. Простейшая оптоволоконная система передачи информации между двумя точками состоит из трех основных элементов: оптического передатчика, оптоволоконного кабеля и оптического приемника (рис. 1).

Рис. 1. Схема простейшей оптоволоконной системы передачи информации

Оптический передатчик преобразует аналоговый или цифровой электрический сигнал в соответствующий ему световой сигнал. Источником света может быть либо светодиод, либо твердотельный лазер. Чаще всего используются источники света с длиной волны 850, 1300 и 1550 нанометров.

Оптоволоконный кабель состоит из одного или нескольких стеклянных волокон, которые для света работают как волноводы (световоды). По конструкции оптоволоконный кабель похож на электрический, но содержит специальные элементы для защиты находящихся внутри него световодов. Соединение многокилометровых кабелей выполняется с помощью разъемных и неразъемных оптических соединителей.

Оптический приемник преобразует световой сигнал в копию исходного электрического сигнала. В качестве чувствительного элемента оптического приемника используется либо лавинный фотодиод, либо (чаще) PIN-фотодиод.

Оптоволоконные системы передачи информации — оптические приемник и передатчик, связанные оптоволоконным кабелем — имеют много преимуществ над обычными медными проводами и коаксиальными кабелями:

• они могут передавать значительно большее количество информации при большей достоверности, на большей скорости, на большее расстояние. Оптоволоконные системы очень удобны для передачи последовательных цифровых данных.
• оптоволоконный кабель совершенно не подвержен никаким внешним помехам, включая грозовые разряды, и не проводит электричество. По этой причине он может находиться в прямом контакте с высоковольтным электрооборудованием и силовыми линиями. При использовании оптоволоконных систем не образуются паразитные петли заземления.
• поскольку кабель изготовлен из стекла, он не восприимчив к действию большинства агрессивных химических веществ, вызывающих коррозию. Его, как правило, можно прокладывать непосредственно в грунте и использовать в корродирующей атмосфере на химических производствах.
• носителем информации в оптоволоконных кабелях является свет, и поэтому при повреждении кабеля не возникает никаких искр. Оптоволоконные линии могут использоваться даже в наиболее взрывоопасных атмосферах, они не пожароопасны и не несут опасности поражения электрическим током для ремонтного персонала.
• оптоволоконные кабели не подвержены вредному влиянию природных условий. Их можно прокладывать прямо на телефонных столбах или крепить к ранее проложенным кабелям, не заботясь о внешних наводках.
• даже многожильный оптоволоконный кабель значительно тоньше и легче медных кабелей с такой же пропускной способностью. Оптоволоконный кабель проще прокладывать, он занимает меньше места в кабельных каналах, а часто может прокладываться и вовсе без них.
• оптоволоконные кабели практически идеальны для организации защищенных систем передачи информации. Несанкционированное подключение к ним весьма затруднительно и легко обнаруживается. Оптическое волокно не создает вокруг себя никакого электромагнитного излучения.

Почему оптоволоконные системы обладают этими полезными свойствами? Прочитав эту брошюру и поняв принципы, лежащие в основе оптоволоконной технологии, вы получите ответ на этот вопрос. Каждому из трех компонентов оптоволоконных систем — передатчикам, приемникам и кабелям — посвящен свой раздел.

Оптические передатчики

Оптический передатчик преобразует электрический сигнал в модулированный световой поток, предназначенный для передачи по оптоволокну. В зависимости от типа сигнала могут использоваться различные способы модуляции — включение и выключение света или его плавное изменение между заданными уровнями пропорционально входному сигналу. На рис. 2 эти два основных способа модуляции показаны на графиках зависимости интенсивности света от времени.

Рис. 2. Основные методы модуляции светового потока

Чаще всего в оптических передатчиках в качестве источника света используются светоизлучающие диоды (светодиоды) и полупроводниковые лазеры (лазерные диоды). Для использования в оптоволоконных системах эти устройства изготавливаются в корпусах, позволяющих подвести оптоволокно максимально близко к зоне, излучающей свет. Это необходимо для того, чтобы направить как можно больше света в световод. Иногда излучатель оборудован микроскопической сферической линзой, позволяющей собрать весь свет «до последней капли» и направить его в волокно. В некоторых случаях стеклянная нить присоединяется непосредственно к поверхности излучающего свет кристалла.

Чаще всего в оптических передатчиках в качестве источника света используются светоизлучающие диоды (светодиоды) и полупроводниковые лазеры (лазерные диоды).

У светодиодов площадь излучающего элемента довольно велика, и поэтому они излучают не так эффективно, как лазеры. Однако светодиоды широко используются на линиях связи малой и средней длины. Светодиоды гораздо дешевле лазеров, имеют почти линейную зависимость интенсивности излучения от величины электрического тока, интенсивность их излучения слабо зависит от температуры. Лазеры, напротив, имеют очень малую площадь излучающей поверхности и могут отдавать в оптоволокно гораздо большую мощность, чем светодиоды. Они тоже линейны по току, но очень сильно подвержены влиянию температуры и для достижения необходимой стабильности требуют применения более сложных электронных схем. Поскольку лазеры довольно дороги, они в основном используются там, где требуется передача данных на большие расстояния.

Поскольку лазеры довольно дороги, они в основном используются там, где требуется передача данных на большие расстояния.

Применяемые в оптоволоконной связи светодиоды и лазеры излучают в инфракрасной части спектра электромагнитных волн и поэтому их свет невидим человеческим глазом без применения специальных средств. Длина волны излучения выбрана с учетом максимальной прозрачности материала световодов и наивысшей чувствительности фотодиодов. Наиболее часто используемые сейчас длины волн — 850, 1300 и 1550 нанометров. Для всех трех длин волн выпускаются как светодиоды, так и лазеры.

Как уже было сказано, световой поток светодиодов и лазеров модулируется одним из двух способов: «включено-выключено» или линейным непрерывным изменением интенсивности. На рис. 3 показаны упрощенные схемы, реализующие оба способа модуляции. Для управления излучателем используется транзистор, на базу которого поступает предварительно сформированный цифровой сигнал. Максимальная частота модуляции при этом определяется электронной схемой и свойствами излучателя. Со светодиодами легко достижимы частоты в несколько сотен мегагерц, с лазерами — в тысячи мегагерц. На схеме не показан узел термостабилизации (светодиодам он обычно вообще не требуется).

Линейная модуляция осуществляется с помощью схемы на основе операционного усилителя (рис. 3B). Модулирующий сигнал подается на инвертирующий вход усилителя, постоянное смещение поступает на неинвертирующий вход. Здесь также не показана схема термостабилизации.

Рис. 3. Методы модуляции светового потока светодиодов
и полупроводниковых лазеров

В цифровом сигнале, для передачи которого используется модуляция «включено-выключено», логические уровни могут кодироваться различными способами. В наиболее простом из них логической единице соответствует наличие света, логическому нулю — его отсутствие. Кроме того, применяются широтно-импульсная и частотно-импульсная модуляция. При широтно-импульсной модуляции используется непрерывный поток импульсов, двумя различными длительностями которых кодируются логические уровни сигнала. При частотно-импульсной модуляции все импульсы имеют одинаковую длительность, но частота их следования меняется в зависимости от передаваемого логического уровня.

Рис 4. Различные методы оптической передачи аналоговой
и цифровой информации

В цифровом сигнале, для передачи которого используется модуляция «включено-выключено», логические уровни могут кодироваться различными способами. В наиболее простом из них логической единице соответствует наличие света, логическому нулю — его отсутствие.

Для аналоговой модуляции также существует несколько методов. Простейший из них — линейная модуляция, где интенсивность источника света прямо связана с величиной передаваемого сигнала. В других методах передаваемый сигнал вначале модулирует высокочастотную несущую (а в некоторых случаях и несколько несущих), а затем этот сложный сигнал управляет яркостью источника света.

На рис. 4 показана зависимость интенсивности света от времени для этих методов модуляции.

Частота света (который тоже является электромагнитным излучением) весьма велика — порядка миллионов гигагерц. Полоса частот излучателей света (лазеров и светодиодов) достаточно широка, но, к сожалению, современная технология не дает возможности селективного использования этой полосы, как это делается при передаче информации по радио. В оптическом передатчике происходит включение и выключение всей полосы частот сразу, как это делалось в первых искровых передатчиках на заре эры радио. Со временем ученые преодолеют это препятствие и станет возможной «когерентная передача», что определит дальнейшее развитие оптоволоконной технологии.

Световоды

Ввод света в оптическое волокно

Чем выше мощность излучателя, тем больше света попадает в световод.

После того, как передатчик преобразовал входной электрический сигнал в нужным образом модулированный свет, его необходимо ввести в оптическое волокно. Как уже говорилось, для этого существует два способа: прямое соединение излучающего элемента со световодом, и размещение световода в непосредственной близости от излучателя. При использовании второго способа количество света, которое попадет в оптоволокно, зависит от четырех факторов: интенсивности излучения, площади излучающего элемента, входного угла световода и потерь на отражение и рассеяние. Кратко рассмотрим все эти факторы.

Интенсивность излучения светодиода или лазера зависит от его конструкции и обычно выражается как общая мощность излучения при определенном токе. Иногда эта цифра указывается как реальная мощность, передаваемая в оптоволокно конкретного типа. При прочих равных условиях чем выше мощность излучателя, тем больше света попадает в световод.

Отношение площадей излучающего элемента и сердцевины оптоволокна определяет долю общей мощности, которая попадает в световод — чем меньше это отношение, тем больше света окажется в волокне.

Только тот свет, который вошел в оптоволокно под углом, меньшим или равным входному, будет распространяться по световоду.

Входной угол оптоволокна характеризуют его числовой апертурой (numerical aperture, NA), которая определяется как синус половины входного угла. Типовые значения NA лежат в диапазоне от 0,1 до 0,4, что соответствует входному углу от 11 до 46 градусов. Только тот свет, который вошел в оптоволокно под углом, меньшим или равным входному, будет распространяться по световоду.

Потери. Кроме потерь от загрязнений на поверхности оптоволокна, всегда существуют неизбежные потери интенсивности света, вызванные отражением на входе в световод и выходе из него. Это так называемые френелевские потери (по имени французского физика О. Ж. Френеля), которые составляют примерно 4% общей интенсивности на каждой границе раздела стекло-воздух. При необходимости для снижения этих потерь на соединяемые стеклянные поверхности наносят немного специального оптического геля.

Типы оптического волокна

Сейчас используется два типа оптического волокна: со ступенчатым и плавным изменением показателя преломления вдоль радиуса (профилем). На рис. 5 показано, что свет распространяется по таким световодам по-разному.

Рис 5. Распространение света по оптоволокну со ступенчатым и плавным профилями показателя преломления

Оптоволокно характеризуется толщиной сердцевины и оболочки, которую выражают в микрометрах. Сейчас наиболее распространены три типоразмера оптоволокна общего назначения, хотя существуют и другие типоразмеры для специальных применений. Это многомодовые световоды 50/125 и 62,5/125 мкм и одномодовые 8-10/125 мкм.

Как показано на рисунке, волокно со ступенчатым профилем показателя преломления состоит из сердцевины, изготовленной из стекла с малыми оптическими потерями, окруженной стеклянной оболочкой с более низким показателем преломления. Такое различие показателей преломления заставляет свет отражаться от границы между сердцевиной и оболочкой на всем пути распространения. Оптоволокно с плавным профилем состоит из стекла только одного сорта, но оно обработано так, что его показатель преломления плавно уменьшается от центра к периферии. В результате световод, подобно протяженной линзе, постоянно отклоняет распространяющийся по нему свет к центру.

Оптоволокно характеризуется толщиной сердцевины и оболочки, которую выражают в микрометрах. Сейчас наиболее распространены три типоразмера оптоволокна общего назначения, хотя существуют и другие типоразмеры для специальных применений. Это многомодовые световоды 50/125 и 62,5/125 мкм и одномодовые 8-10/125 мкм. Первые два типоразмера обычно используются вместе со светодиодными излучателями на линиях передачи малой и средней длины. Оптоволокно с сердцевиной 8-10 мкм чаще всего применяется в телекоммуникационных системах большой протяженности совместно с лазерными оптическими передатчиками.

Потери в оптическом волокне

Кроме потерь интенсивности сигнала в соединении излучателя и световода, потери происходят также и при распространении света по оптоволокну. Сердцевина оптического волокна делается из сверхчистого стекла с очень низкими потерями. Стекло должно иметь высочайшую прозрачность, поскольку по изготовленному из него волокну свет должен проходить километры. Давайте посмотрим на обычное оконное стекло. Оно прозрачно, но только потому, что его толщина всего 3-4 мм. Достаточно взглянуть на торец стеклянной пластины и увидеть его зеленую окраску, чтобы понять, как сильно она поглощает свет даже на длине в десяток-другой сантиметров. Легко представить, как же мало света пройдет через стометровую толщу оконного стекла!

Большинство световодов общего назначения дает на длине волны 850 нм потери от 4 до 6 децибел на километр (то есть на одном километре теряется от 60 до 75% света). На длине волны 1300 нм по- тери снижаются до 3-4 дБ/км (50-60%), а на 1550 нм они еще меньше — не является чем-то необычным значение 0,5 дБ/км (10%).

Большинство световодов общего назначения дает на длине волны 850 нм потери от 4 до 6 децибел на километр (то есть на одном километре теряется от 60 до 75% света). На длине волны 1300 нм потери снижаются до 3-4 дБ/км (50-60%), а на 1550 нм они еще меньше — не является чем-то необычным значение 0,5 дБ/км (10%).

Основной причиной потерь является поглощение света неоднородностями и рассеяние на них. Другая причина потерь в оптоволокне — его чрезмерный изгиб, при котором часть света выходит из сердцевины. Во избежание таких потерь радиус изгиба оптоволоконного кабеля при прокладке должен быть не менее 2,5 см (а чаще и еще больше).

Полоса пропускания оптоволокна

Однако полоса пропускания оптоволокна для модулированного сигнала ограничена, и тем сильнее, чем длиннее световод.

Чем меньше мод в излучении, тем шире полоса пропускания оптоволокна.

Перечисленные выше потери не зависят от частоты модуляции, то есть уровень потерь в 3 дБ означает, что до получателя не дойдет 50% света независимо от того, модулирован он сигналом 10 Гц или 100 МГц. Однако полоса пропускания оптоволокна для модулированного сигнала ограничена, и тем сильнее, чем длиннее световод. Причину этого ограничения поясняет рис. 6. Свет, вошедший в оптоволокно под малым углом к его оси (M1) распространяется по более короткому пути, чем тот, который входит под углом, близким к предельному входному (M2). В результате различные лучи, исходящие от одного и того же источника (называемые модами), приходят к даль- нему концу световода не одновременно, что приводит к эффекту размывания — уширению коротких импульсов. Это ограничивает максимальную частоту сигнала, передаваемого по оптоволоконному кабелю. Говоря кратко, чем меньше мод в излучении, тем шире полоса пропускания оптоволокна. Чтобы уменьшить число распространяющихся мод, сердцевину волокна делают тоньше. Одномодовое волокно с диаметром сердцевины от 8 до 10 мкм имеет значительно более широкую полосу пропускания, чем многомодовые волокна с диаметром 50 и 62,5 мкм, по которым может одновременно распространяться большое число мод излучения.

Рис. 6. Полоса частот модуляции, пропускаемых оптоволокном,
ограничивается существованием различных путей распространения света

Типовая полоса пропускания для обычных волоконных световодов составляет несколько мегагерц на километр для волокна с очень большим диаметром сердцевины, несколько сотен мегагерц на километр для стандартного многомодового волокна и тысячи мегагерц для одномодовых оптических волокон. С ростом длины кабеля полоса пропускания пропорционально снижается. Например, кабель, имеющий полосу 500 МГц на длине 1 км, при длине 2 км сможет обеспечить полосу в 250 МГц, а при 5 км — лишь в 100 МГц.

Очень широкая полоса пропускания одномодовых световодов позволяет практически не обращать внимания на их длину. Однако для многомодовых волокон этот фактор важен, поскольку нередко частотный диапазон передаваемых сигналов превосходит полосу пропускания кабелей.

Конструкция оптоволоконного кабеля

Типовая полоса пропускания для обычных волоконных световодов составляет несколько мегагерц на километр для волокна с очень большим диаметром сердцевины, несколько сотен мегагерц на километр для стандартного многомодового волокна и тысячи мегагерц для одномодовых оптических волокон. С ростом длины кабеля полоса пропускания пропорционально снижается.

Оптоволоконные кабели выпускаются разного диаметра и конструкции. Как и в случае коаксиальных, конструкция оптоволоконных кабелей определяется его предназначением. Внешне оптоволоконный кабель похож на коаксиальный. На рис. 7 схематично показано устройство стандартного оптоволоконного кабеля.

Оптоволокно имеет защитное покрытие, предохраняющее его от повреждений в производственном процессе. Оно помещается в облегающую его поливинилхлоридную трубку, где может свободно изгибаться при прокладке вокруг углов стен и в кабельных каналах.

Эта трубка окружена оплеткой из кевлара, принимающей на себя основное механическое усилие, которое действует на кабель при прокладке. Наконец, внешняя оболочка из поливинилхлорида защищает весь кабель и предотвращает проникновение влаги внутрь.

Кабели такой конструкции пригодны для прокладки внутри зданий, где не требуется значительная стойкость к внешним воздействиям. Существуют кабели практически для любого варианта прокладки, например, для прямой укладки в грунт, армированные устойчивой к грызунам внешней оболочкой из стали и сертифицированные UL негорючие кабели для прокладки над фальшпотолками. Выпускаются и многожильные кабели с цветовой кодировкой.

Рис. 7. Устройство стандартного оптоволоконного кабеля

Другие типы световодов

Пластмассовые световоды применяются для передачи данных на очень малые расстояния внутри электронного оборудования совместно с недорогими светодиодами. Одно из стандартных применений таких световодов — оптическая развязка цепей управления в высоковольтных источниках питания.

Еще два типа световодов — кварцевые с сердцевиной очень большого диаметра и целиком изготовленные из пластмассы — обычно не используются в телекоммуникациях. Кварцевые световоды используются для передачи мощных световых потоков, например в лазерной хирургии. Пластмассовые световоды применяются для передачи данных на очень малые расстояния внутри электронного оборудования совместно с недорогими светодиодами. Одно из стандартных применений таких световодов — оптическая развязка цепей управления в высоковольтных источниках питания.

Оптические соединители

С помощью оптических соединителей оптоволоконные кабели подключаются к оборудованию или соединяются между собой. Они похожи на электрические разъемы по функциям и внешнему виду, но требу- ют очень высокой точности изготовления. В оптическом разъемном соединении необходимо прецизионное совмещение и центровка сердцевины обоих волокон. Поскольку их диаметр весьма мал (например, 50 мкм), требования к точности очень высоки: допуск имеет порядок одного микрона.

Сейчас используются оптические разъемы множества различных типов. Разъем SMA, использовавшийся еще до изобретения одномодовых волокон, до недавнего времени оставался наиболее распространенным. На рис. 8 показаны детали конструкции этого разъема.

Рис. 8. Конструкция разъема SMA

Следует иметь в виду, что многомодовые разъемы ST будут корректно работать только с многомодовыми световодами.

Для многомодовых волокон сейчас чаще всего применяется разъем ST, разработанный компанией AT&T. В нем применен байонетный фиксатор, а общие потери меньше, чем в SMA. Подобранная пара разъемов ST обеспечивает уровень потерь менее 1 дБ (20%) и не требует дополнительных направляющих втулок или других подобных элементов. Специальный выступ, не дающий разъему поворачиваться, гарантирует, что при соединении оптические волокна всегда будут устанавливаться в одно и то же положение друг относительно друга, что обеспечивает стабильность характеристик разъемного соединения.

Разъемы ST выпускаются как для многомодовых, так и для одномодовых световодов — основное различие состоит в величине допусков. Следует иметь в виду, что многомодовые разъемы ST будут корректно работать только с многомодовыми световодами. Более дорогие одномодовые разъемы ST можно использовать как с одномодовыми, так и с многомодовыми световодами. Процедуры установки разъемов ST и SMA на кабель сходны и занимают примерно одинаковое время. На рис. 9 показаны основные элементы ставшего промышленным стандартом разъема ST.

Рис. 9. Основные элементы разъема ST

Неразъемные соединения световодов

Хотя для соединения двух световодов можно использовать оптические разъемы, существуют другие методы, обеспечивающие значительно более низкие потери. Два наиболее распространенных — механическое соединение и сварное соединение. Оба обеспечивают уровень потерь от 0,15 до 0,1 дБ (3-2%).

Для механического соединения концы световодов освобождаются от оболочек, их торцы очищаются и точно совмещаются с использованием специального механического приспособления. На место соединения наносится оптический гель, снижающий до минимума потери на отражение. Совмещенные концы световодов удерживаются на месте запорным механизмом.

Оптические приемники

Основная задача оптического приемника — преобразование модулированного светового потока, поступающего из оптоволокна, в копию исходного электрического сигнала, поданного на передатчик.

Основная задача оптического приемника — преобразование модулированного светового потока, поступающего из оптоволокна, в копию исходного электрического сигнала, поданного на передатчик. В качестве детектора в приемнике обычно используется PIN- или лавинный фотодиод, который устанавливается на оптическом соединителе (подобном используемому для источников света). У фотодиодов обычно довольно большой чувствительный элемент (несколько микрометров в диаметре), поэтому требования к точности позиционирования оптического волокна не такие жесткие, как для передатчиков.

Важно использовать приемники только с тем типоразмером волокна, для которого они предназначены, иначе может возникнуть перегрузка усилителя.

Интенсивность излучения, выходящего из оптоволокна, достаточно мала, и в оптических приемниках устанавливаются внутренние усилители с большим коэффициентом усиления. Поэтому важно использовать приемники только с тем типоразмером волокна, для которого они предназначены, иначе может возникнуть перегрузка усилителя. Если, например, пара передатчик-приемник, предназначенная для одномодового оптоволокна, используется с многомодовым, то в приемник поступит слишком много света, что вызовет его насыщение и серьезное искажение выходного сигнала. Аналогично, при использовании одномодового волокна с передатчиком и приемником, рассчитанными на многомодовое, до приемника дойдет мало света, и выходной сигнал будет содержать много шума или вообще не появится. Единственный случай, когда несоответствие приемника и передатчика типу волокна может оказаться полезным — чрезмерные потери в световоде. Тогда дополнительные 5-15 дБ, которые даст замена одномодового волокна на многомодовое, спасут положение и позволят получить работоспособную систему. Однако это экстремальная ситуация, и такое решение не рекомендуется для нормального применения.

Следует помнить, что электронные приемники сигнала, в отличие от оптоволоконного кабеля, восприимчивы к электромагнитным помехам, поэтому при работе с ними следует использовать стандартные меры защиты — экранирование, заземление и т.п.

Как и передатчики, оптические приемники выпускаются в аналоговом и цифровом вариантах. В них обоих используется аналоговый предварительный усилитель, за которым включен аналоговый или цифровой выходной каскад.

На рис. 10 показана функциональная схема простого аналогового оптического приемника. Первый каскад — операционный усилитель, включенный как преобразователь тока в напряжение. Слабый ток, генерируемый фотодиодом, преобразуется здесь в напряжение, амплитуда которого обычно составляет несколько милливольт. В следующем каскаде, представляющим собой простой усилитель напряжения, сигнал усиливается до необходимого уровня.

Функциональная схема цифрового оптического приемника показана на рис. 11. Как и в случае аналогового приемника, первый каскад представляет собой преобразователь тока в напряжение. Его выходной сигнал поступает на компаратор напряжения, который выдает чистый цифровой сигнал с малой длительностью перепадов. Регулятор уровня срабатывания компаратора, если он есть, используется для точной настройки симметрии восстановленного цифрового сигнала.

Часто в приемники для наиболее точного воспроизведения входного сигнала добавляются дополнительные каскады, которые работают как линейные усилители для коаксиальных кабелей, преобразователи протоколов и т.п. Следует помнить, что электронные приемники сигнала, в отличие от оптоволоконного кабеля, восприимчивы к электромагнитным помехам, поэтому при работе с ними следует использовать стандартные меры защиты — экранирование, заземление и т.п.

Рис. 10. Простейший аналоговый оптический приемник

Рис. 11. Простейший цифровой оптический приемник

Разработка оптоволоконной системы

При разработке оптоволоконной системы следует учитывать множество факторов, каждый из которых вносит свой вклад в конечную цель — гарантию того, что в приемник поступит достаточное количество света. Без достижения этой цели система не будет работать правильно. На рис. 12 указаны многие из этих факторов.

Рис. 12. Важнейшие параметры, которые необходимо учитывать
при разработке оптоволоконной системы

При инженерной разработке оптоволоконной системы рекомендуется использовать следующую пошаговую процедуру:

1. Выбор приемника и передатчика, подходящих для того типа сигнала, который необходимо передавать (аналоговый, цифровой, видеосигнал, RS-232, RS-422, RS-485 и т.д.).
2. Определение имеющихся источников питания (переменное напряжение, постоянное напряжение и др.).
3. Определение, при необходимости, специальных требований (например, импедансов, полосы пропускания, специальных разъемов и диаметра волокна и т.п.).
4. Расчет общих потерь в системе (в децибелах): суммирование потерь в кабелях, в разъемных и неразъемных соединениях. Эти характеристики можно получить у производителей электронных устройств и оптоволоконных кабелей.
5. Сравнение полученной цифры потерь с допустимым значением уровня сигнала на входе приемника. Следует подстраховаться, добавив запас как минимум в 3 дБ на всю систему.
6. Проверка соответствия полосы пропускания системы потребностям передачи нужного типа сигнала. Если расчеты покажут, что полоса пропускания окажется недостаточной для передачи сигнала на нужное расстояние, то следует либо выбрать другой приемник и передатчик (другую длину волны), либо рассмотреть возможность использования более дорогого и качественного оптоволоконного кабеля с меньшими потерями.

Контрольный перечень параметров, необходимых для разработки оптоволоконной системы передачи данных

Назначение (краткое описание задачи):
Параметры аналогового сигнала:
Входное напряжение
Входной импеданс
Выходное напряжение
Выходной импеданс
Отношение сигнал/шум
Способ связи (по постоянному или переменному току)
Полоса пропускания
Разъемы
Другие данные
Параметры цифрового сигнала:
Тип интерфейса (RS-232, 422, 485 и т.п.)
Скорость передачи данных
Способ связи (по постоянному или переменному току)
Допустимая частота битовых ошибок
Разъемы
Другие данные
Требования к источнику питания:
Напряжение
Ток
Переменное или постоянное напряжение
Разъемы
Другие данные

Требования к оптоволоконной линии:
Длина линии
Длина волны света
Допустимые потери
Оптические разъемы
Тип оптоволокна
Диаметр оптоволокна
Условия монтажа
Общие требования:
Размер корпуса
Способ монтажа
Характеристики окружающей среды
Диапазон рабочих температур
Диапазон температур хранения
Другие данные
Дополнительные комментарии:

Преимущества и недостатки оптических волокон

1. Главная

Оптическое волокно с каждым днем набирает все большую популярность как среда для передачи информации. Это обусловлено множеством преимуществ по сравнению с медными парами. Рассмотрим основные преимущества и недостатки оптических волокон.

Преимущества оптических волокон:

1. Помехозащищенность.

Никакие виды электромагнитных  помех не влияют на качество передачи информации в оптическом волокне.  Благодаря этому, оптическое волокно может располагаться вблизи таких мощных источников электромагнитных помех как: радиоантенны, неоновая реклама, оборудование АТС (особенно декадно шаговых), станки на заводах и др. Кроме того, многие ЛЭП уже имеют в своем составе ВОЛС, вмонтированную в грозо трос.

2. Вследствие того, что оптическое волокно не проводит электрический сигнал, то обеспечивается полная гальваническая развязка между  передатчиком и приемником. Это облегчает схема технику канало образующего оборудования.
3. Электро магнитная совместимость и информационная безопасность

Оптическое волокно не только не чувствительно к внешним электро магнитным воздействиям, но и само не излучает никаких сигналов в окружающую среду. Последнее существенно усложняет перехват информации, которая передается по оптическому волокну. Для того, чтобы перехватить информацию, необходимо удалить слой за слоем оболочку оптического кабеля до самого оптического волокна. (см рисунок 1). Далее необходимо изогнуть оптическое волокно, после чего часть сигнала будет выходить за пределы волокна. Эта часть излучения и может быть перехвачена. Вместе с тем, этот изгиб (макро изгиб) оптического волокна легко зафиксировать при помощи оптического рефлектометра. В отличии от этого, подняв в неподходящий момент трубку домашнего аналогового (если у кого-то остался) телефона можно случайно «подслушать» соседа, или послушать радио. 

Рисунок 1 – оптоволоконный кабель

 

Такой способ «врезки» в оптическое волокно активно используется связистами для организации служебного канала связи. В качестве устройства для ответвления трафика в этом случае используются ответвители-прищепки.

4. Оптическое волокно имеет малое погонное затухание. Уровень затухания сигнала зависит от рабочей длины волны, но он имеет намного меньшие значения чем медный кабель. Вследствие этого, возможна организация протяженных высокоскоростных систем передачи. (Например, применение одного оптического усилителя позволяет передавать цифровую информацию со скоростью до 10 Гбит/с на расстояние до 250 км.)
5. Оптические волокна имеют большую широкополосность и пропускную способность. Благодаря улучшенной очистке оптического волокна, удалось расширить количество окон прозрачности, что привело к появлению систем волнового уплотнения WDM (СWDM, DWDM. DWDM мультиплексирование  позволяет по одному оптическому волокну организовать до 160 независимых каналов передачи, в каждом из которого передавать информацию со скоростью до 40 а то и больше Гбит/с.
6. Оптические кабели имеют меньшие габариты и вес, а зачастую и стоимость.

Недостатки оптических волокон

Основным недостатком оптических волокон являются повышенные требования к обслуживающему персоналу как на этапе монтажа оптического кабеля, так и в ходе обслуживания. Львиная доля повреждений в ВОЛС как раз и связана с недостатком знаний и навыков по работе с активными и пассивными компонентами ВОЛС. Среди основных проблем, которые допускаются по незнанию или халатности можно выделить грязные коннекторы и макро изгибы.

Рисунок 2 – грязный коннектор

 

Еще одним недостатком является появление микротрещин и повышение затухания оптического волокна за счет водородной коррозии. Распространенным заблуждением является утверждение, что оптическое волокно не боится попадания воды в оптическую муфту. Посмотрим на рисунок 3.

Рисунок 3 – зависимость погонного затухания в оптическом волокне от длины волны

 

На рисунке видно три “холма”, которые называются также водяными пиками. Эти повышения потерь обусловлены повышенным содержанием в сердцевине оптического волокна примесей SiOH. Если разобраться в химической формуле, то:

• Si – кремний, его достаточно в оптическом волокне. (это основной элемент, из которого оно изготовлено)
• О – кислород
• Н – водород.

Если теперь обратить внимание на формулу воды Н₂О, то видим, что в ней присутствует и кислород и водород. Конечно, сигнал передается только в сердцевине оптического волокна, поэтому требуется время чтобы под воздействием внешних факторов из воды и кремния получится SiOH, а после произошла диффузия этой примеси в сердцевину оптического волокна через его оболочку и буферный слой. В результате – вода негативно влияет на характеристики оптического волокна, однако, в отличие от медного кабеля, такое воздействие имеет отсрочку во времени и необратимо.

 

Вебинар “Теоретические основы передачи информации по оптическому волокну”

Стенограмма вебинара «Механизмы возникновения потерь и отражений сигнала в оптическом волокне»

0:0:01

В данном вебинаре будут рассмотрены теоретические основы передачи информации по оптическому кабелю. Рассмотрим как происходит распространение сигнала по оптическому волокну и что приводит к основным проблемам: отражениям и потерям. Поговорим также о том, какие эффекты приводят к возникновению потерь и отражений.

0:0:31

Начать хотелось бы с преимуществ оптического волокна, но, конечно же, по сравнению с медными парами.

1. Никакие виды электромагнитных помех не влияют на качество передачи в оптическом волокне. Это и приводит к тому, что оптическое волокно сейчас очень часто встраивается в грозотрос, который используется в высоковольтных системах передачи электроэнергии. Также оно может быть размещено в любых местах, где есть очень большие импульсные или другие электромагнитные помехи. Например, на заводах, где есть станки с ЧПУ, пусковые эффекты приводят к выбросам электромагнитных помех при переходных процессах. Также неоновая реклама создаёт помехи, телефонная станция, особенно декадно шаговая, создаёт импульсные и другие помехи. Очень много примеров, где есть очень большие электромагнитные помехи. ​​​Оптическое волокно не принимает на себя этих помех, и передача информации абсолютно не зависит от того, есть ли эти помехи вокруг оптического волокна или нет.
2. Обеспечивается полная гальваническая развязка между передатчиком и приёмником. Может быть, нам как пользователям, это не сильно важно, но разработчикам систем это крайне важно. Потому как сама собой решается задача не пропустить питающее напряжение одного устройства — передатчика в приёмник. Оптическое волокно не является в данном случае проводником электрических сигналов, поэтому эта проблема решается сама собой.

0:02:21

3. Хотелось бы сказать про информационную безопасность. Оптическое волокно не только не принимает на себя никаких помех, но и само не выдаёт в эфир ничего. Поэтому и затрудняется съём информации с оптического волокна. По сути, чтобы подслушать, что идёт в оптическом волокне, необходимо:

• разделать оптический кабель
  • снять верхнюю оболочку кабеля
  • снять оболочку с модуля или тубу (как его ещё называют) 
• взять конкретное оптическое волокно и изогнуть его

В этом случае на изгибе свет из оптического волокна выходит или может выйти. Его можно перехватить или подслушать, если это разговор. Кстати, на изгибе можно как вывести сигнал из волокна, так и ввести его туда. Но факт в том, что такой изгиб оптического волокна уже является повреждением, так называемым — макроизгибом. Его легко обнаружить даже самыми простыми оптическими рефлектометрами примерно за 2000 долларов. Поэтому очень легко решается вопрос локализации места, где произошла такая ситуация в отличие от медных кабелей. Имеется ввиду, что чтобы снять информацию с медной пары, не надо даже прикасаться к ней. Поэтому очень сложно обнаружить такие устройства. На некоторых конференциях мне приходилось общаться с представителями компании, которая занимается информационной безопасностью, которая защищает информацию от подслушивания, съёма информации, оптических линий, помещения, компьютера и т. д. Для передачи информации они рекомендуют использовать только оптическое волокно.

0:04:19

Оптическое волокно также стало очень популярно из-за маленького затухания. Я рассказывал на прошлом вебинаре, и вы сами наверняка знаете, что потери в оптическом волокне намного меньше чем в медной паре. Соответственно, это ещё раз подталкивает использовать оптическое волокно. Если привести пример, то использование одного оптического усилителя позволяет передать информацию со скоростью до 10 Гбит в секунду на расстоянии до 250 км. Это достаточно много. Поэтому это тоже одно из достоинств.

0:05:05

Габариты и вес также достоинства, хотя сравнение, которое я привёл на слайде, несколько некорректно. Потому что очень сложно сравнивать оптическое волокно и медную пару. Даже без всякого сравнения, без всяких цифр, я думаю, всем понятно, что оптическое волокно намного легче, чем медный кабель.

0:05:26

Пытался я найти хоть какие-то недостатки оптических волокон. Вместе с тем, считаю, что у меня не сильно получилось это.  Если их перечислить, то оптические волокна боятся влияния радиации. Вместе с тем, когда я начал более глубоко изучать этот вопрос, оказалось, что хоть они и боятся радиации, но уровень радиации, которого они боятся, даже более страшен людям. Поэтому если уровень радиации будет таким, что волокна потемнеют, то передавать какую-то информацию уже не будет кому по ним. Поэтому это как недостаток, в общем, и не считается. Кроме того, появление микротрещин за счёт водородной коррозии приводит к увеличению затухания. На этом пункте стоит остановиться более подробно. Очень распространёно заблуждение, что оптическое волокно не боится воды. Я хочу вас предостеречь – заблуждение в том, что оно боится воды. Просто вода не так быстро влияет на качество передачи в оптическом волокне, как это происходит в медном кабеле. В медном кабеле если попала вода, то сразу пошли шумы и сразу качество ухудшилось. В оптическом волокне хочу объяснить ситуацию, которая происходит, и хочу обратить ваше внимание на этот график.

0:06:57

Это график распределения затухания сигнала по различным длинам волн в оптическом волокне. Здесь вы видите вот такие три пики.

0:07:09

Они называются водные пики или пики, обусловленные примесями CiOH. Эти примеси есть в волокне, они всегда есть. На этапе производства их стараются уменьшить. Но тем не менее чем меньше качество волокна, тем больше этих примесей. Что такое CiOH? Ci – это кремний, кремния в волокне предостаточно, потому как оно сделано в основном из кремния.  O – кислород, H – водород. Если вы помните, то формула воды звучит так –   h3O. Там тоже есть кислород и водород. Поэтому если вода попадает в оптическое волокно или окружает оптическое волокно, то, конечно, сразу оно не превратится в h3O или CiOH. Но с течением времени и каких-то факторов, я не могу сейчас сказать, каких именно, может, просто время, может, температура, может, ещё какие-то, но рано или поздно через несколько лет этот эффект происходит и в результате есть такое понятие – волокно мутнеет или темнеет. Что это значит? Это значит, что эти гидроксидные пики начинают расти и расширяться.

0:08:19

Сначала, конечно, на длинах волн 1400 нм, не помню, сколько там: 90 или 80, и 1270 нм, тут точно в частотах не помню. В каких-то местах они начинают расти и постоянно увеличиваться по амплитуде и расширяться в стороны. Таким образом, через какое-то время этот пик доходит и до 1310 нм и до 1550 нм. Но, конечно, проходит время. Может, пройти и пять лет. Но тем не менее нельзя говорить, что вода не влияет на оптическое волокно. Поэтому не зря в муфту кладут пакетик с силикагелем, который впитывает влагу и не зря муфты герметизируют.

Чтобы задать вопрос докладчику вебинара отправьте письмо на адрес: [email protected]

Смотрите также:

Подписаться на рассылку статей

Оптоволокно — это… Что такое Оптоволокно?

Связка оптоволокна. Теоретически, использование передовых технологий, таких как DWDM, со скромным количеством волокон, которое представлено здесь, может дать достаточную пропускную способность, с помощью которой легко было бы передать всю необходимую информацию, в которой нуждается вся планета (около 100 терабит в секунду в одном оптоволокне. )

Оптоволокно — это стеклянная или пластиковая нить, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. Волоконная оптика — раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна. Оптоволокна используются в оптоволоконной связи, которая позволяет передавать цифровую информацию на большие расстояния и с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи. В ряде случаев они также используются при создании датчиков.

Простой принцип действия позволяет использовать различные методы, дающие возможность создавать самые разнообразные оптоволокна:

• Одномодовые оптоволокна
• Многомодовые оптоволокна
• Оптоволокна с градиентным показателем преломления
• Оптоволокна со ступенчатым профилем распределения показателей преломления.

Из-за физических свойств оптоволокна необходимы специальные методы для их соединения с оборудованием. Оптоволокна являются базой для различных типов кабелей, в зависимости от того, где они будут использоваться.

Принцип передачи света внутри оптоволокна был впервые продемонстрирован во времена королевы Виктории (1837—1901 гг.), но развитие современных оптоволокон началось в 1950-х годах. Они стали использоваться в связи несколько позже, в 1970-х; с этого момента технический прогресс значительно увеличил диапазон применения и скорость распространения оптоволокон, а также уменьшил стоимость систем оптоволоконной связи.

Применение

Оптоволоконная связь

Оптоволокно может быть использовано как средство для дальней связи и построения компьютерной сети, вследствие своей гибкости, позволяющей даже завязывать кабель в узел. Несмотря на то, что волокна могут быть сделаны из прозрачного пластичного оптоволокна или кварцевого волокна, волокна, использующиеся для передачи информации на большие расстояния, всегда сделаны из кварцевого стекла, из-за низкого оптического ослабления электромагнитного излучения. В связи используются многомодовые и одномодовые оптоволокна; многомодовое оптоволокно обычно используется на небольших расстояниях (до 500 м), а одномодовое оптоволокно — на длинных дистанциях. Из-за строгого допуска между одномодовым оптоволокном, передатчиком, приемником, усилителем и другими одномодовыми компонентами, их использование обычно дороже, чем применение мультимодовых компонентов.

Оптоволоконный датчик

Оптоволокно может быть использовано как датчик для измерения напряжения, температуры, давления и других параметров. Малый размер и фактическое отсутствие необходимости в электрической энергии, дает оптоволоконным датчикам преимущество перед традиционными электрическими в определенных областях.

Оптоволокно используется в гидрофонах в сейсмических или гидролокационных приборах. Созданы системы с гидрофонами, в которых на волоконный кабель приходится более 100 датчиков. Системы с гидрофоновым датчиком используются в нефтедобывающей промышленности, а также флотом некоторых стран. Немецкая компания лазерный микроскоп, работающий с лазером и оптоволокном^[1].

Оптоволоконные датчики, измеряющие температуры и давления, разработаны для измерений в нефтяных скважинах. Оптоволоконные датчики хорошо подходят для такой среды, работая при температурах, слишком высоких для полупроводниковых датчиков (Оптоволоконное измерение температуры).

Разработаны устройства дуговой защиты с волоконно-оптическими датчиками, основными преимуществами которых перед традиционными устройствами дуговой защиты являются: высокое быстродействие, нечувствительность к электромагнитным помехам, гибкость и лёгкость монтажа, диэлектрические свойства.

Другое применение оптоволокна — в качестве датчика в лазерном гироскопе, который используется в Boeing 767 и в некоторых моделях машин (для навигации). Специальные оптические волокна используются в интерферометрических датчиках магнитного поля и электрического тока. Это волокна полученные при вращении заготовки с сильным встроеным двойным лучепреломлением.

Оптоволокно применяется в охранной сигнализации на особо важных объектах (например, ядерное оружие). Когда злоумышленик пытается переместить боеголовку, условия прохождения света через световод изменяются, и срабатывает сигнализация.

Другие применения оптоволокна

Диск фрисби, освещенный оптоволокном

Оптоволокна широко используются для освещения. Они используются как световоды в медицинских и других целях, где яркий свет необходимо доставить в труднодоступную зону. В некоторых зданиях оптоволокна используются для обозначения маршрута с крыши в какую-нибудь часть здания. Оптоволоконное освещение также используется в декоративных целях, включая коммерческую рекламу, искусство и искусственные ёлки.

Оптоволокно также используется для формирования изображения. Когерентный пучок, передаваемый оптоволокном, иногда используется совместно с линзами — например, в эндоскопе, который используется для просмотра объектов через маленькое отверстие.

Примечания

См. также

Литература

• Gambling, W. A., «The Rise and Rise of Optical Fibers», IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 6, No. 6, pp. 1084–1093, Nov./Dec. 2000
• Gowar, John, Optical Communication Systems, 2 ed., Prentice-Hall, Hempstead UK, 1993 (ISBN 0-13-638727-6)
• Hecht, Jeff, City of Light, The Story of Fiber Optics, Oxford University Press, New York, 1999 (ISBN 0-19-510818-3)
• Hecht, Jeff, Understanding Fiber Optics, 4th ed., Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, USA 2002 (ISBN 0-13-027828-9)
• Nagel S. R., MacChesney J. B., Walker K. L., «An Overview of the Modified Chemical Vapor Deposition (MCVD) Process and Performance», IEEE Journal of Quantum Mechanics, Vol. QE-18, No. 4, April 1982
• Ramaswami, R., Sivarajan, K. N., Optical Networks: A Practical Perspective, Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco, 1998 (ISBN 1-55860-445-6)

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Преимущества и недостатки оптического волокна

Оптическое волокно растет в сфере телекоммуникаций и передачи данных благодаря своим непревзойденным преимуществам: более высокая скорость с меньшим затуханием, меньшая устойчивость к электромагнитным помехам (EMI), меньший размер и большая пропускная способность информации. С другой стороны, постоянные потребности в полосе пропускания также приводят к значительному росту потребностей в оптическом волокне. Давайте рассмотрим наиболее распространенные типы оптоволоконных кабелей, изучим преимущества и недостатки оптоволокна и узнаем советы по выбору оптоволоконных кабелей.

Что такое оптическое волокно?

Оптическое волокно использует световые импульсы вместо электрических импульсов для передачи информации, что обеспечивает пропускную способность в сотни раз большую, чем традиционные электрические системы. Волоконно-оптический кабель может быть защищен оболочкой и броней, чтобы сделать его устойчивым к суровым условиям окружающей среды. Следовательно, он широко применяется в коммерческом бизнесе, правительстве, военной и многих других отраслях для передачи голоса, видео и данных.

Рисунок 1: Структура оптического волокна

Общие типы оптоволоконных кабелей

Как правило, существует три типа оптоволоконных кабелей: два стекловолокна — одномодовый оптический кабель и многомодовый оптический кабель, а также пластиковое оптическое волокно (plastic optical fiber-POF).

Одномодовый оптический кабель

«Режим» в оптоволоконном кабеле относится к пути, по которому передает свет. Одномодовое волокно имеет меньший диаметр сердечника 9 микрон (точнее 8,3 микрона) и только позволяет одной длине волны и пути передачи света, что значительно уменьшает отражение света и уменьшает затухание. Немного дороже, чем его многомодовые аналоги, одномодовый оптоволоконный кабель часто используется в сетевых соединениях на большие расстояния.

Рисунок 2: одномодовое волокно

Многомодовый оптический кабель

Многомодовое оптическое волокно имеет больший диаметр сердечника, чем одномодовое оптическое волокно, что позволяет передавать несколько путей и несколько длин волн света. Многомодовое оптическое волокно доступно в двух размерах: 50 микрон и 62,5 микрон. Обычно используется на короткие расстояния, в том числе применения патч-корда, такие как оптоволокно к настольному компьютеру или патч-панель к оборудованию, применения данных и аудио/видео в локальных сетях. Согласно распределению показателя преломления волокна, многомодовое волокно может разделить на два типа: многомодовое волокно Step-Index vs многомодовое волокно Graded-Index .

Рисунок 3: многомодовое волокно

Пластиковое оптическое волокно (POF)

POF — это step-index оптическое волокно с большим сердечником с типичным диаметром 1 мм. Большой размер позволяет легко соединять большое количество света от источников и разъемов, которые не должны быть высокой точностью. Таким образом, типичные затраты на соединители составляют 10-20% столько же, сколько для стекловолокна, и заделка проста. Являющийся пластиковым, он более прочный и может быть установлен в минутах с минимальными инструментами и обучением. Для приложений не требуют большой пропускной способности на большие расстояния, POF становится более конкурентоспособным, что делает его жизнеспособным вариантом для настольных локальных сетей и низкоскоростных коротких линий связи.

Преимущества и недостатки оптического волокна

Хотя оптическое волокно имеет преимущества в скорости и пропускной способности по сравнению с медным кабелем, стоит учитывать, что у него также есть и определенные недостатки. Вот преимущества и недостатки оптического волокна.

Преимущества оптического волокна

Большая пропускная способность & более высокая скорость—оптоволоконный кабель поддерживает чрезвычайно высокую пропускную способность и скорость. Большое количество информации, которое может быть передано на единицу оптоволоконного кабеля, является его наиболее значительным преимуществом.

Дешевка—длинные, непрерывные мили оптоволоконного кабеля могут быть сделаны дешевле, чем эквивалентные длины медного провода. С многочисленными поставщиками, борющимися за долю рынка, цена оптического кабеля обязательно упадет.

Тоньше и легче—оптическое волокно тоньше, и его можно вытянуть на меньшие диаметры, чем медный провод. Они имеют меньший размер и легкий вес, чем сопоставимый медный кабель, поэтому лучше подходят для мест, где требуется пространство.

Более высокая пропускная способность—поскольку оптические волокна намного тоньше, чем медные провода, больше волокон могут быть объединены в кабеле заданного диаметра. Это позволяет больше телефонных линий переходить по одному и тому же кабелю или большему каналу, проходящему через кабель в вашу кабельную телевизионную коробку.

Меньшая деградация сигнала—потеря сигнала в оптическом волокне меньше, чем в медном проводе.

Световые сигналы—в отличие от электрических сигналов, передаваемых по медным проводам, световые сигналы от одного волокна не влияют на сигналы других волокон в том же оптоволоконном кабеле. Это означает более четкие телефонные разговоры или прием на телевидении.

Долгий срок службы—оптические волокна обычно имеют более длительный жизненный цикл более 100 лет.

Недостатки оптического волокна

Низкая мощность—светоизлучающие источники ограничены низкой мощностью. Хотя излучатели высокой мощности доступны для улучшения энергопотребления, это добавит дополнительную стоимость.

Хрупкость—оптическое волокно довольно хрупкое и более уязвимо к повреждениям по сравнению с медными проводами. Лучше не скручивать и не сгибать оптоволоконные кабели слишком сильно.

Расстояние—расстояние между передатчиком и приемником должно быть коротким, или повторители необходимы для усиления сигнала.

Как правильно выбрать оптоволоконный кабель?

Оптоволоконный кабель приобрел большой импульс в сетях связи, и появляется огромное количество поставщиков, конкурирующих за производство и поставку оптоволоконных кабелей. При выборе оптического волокна, вам лучше начать с надежного поставщика, а затем рассмотреть критерии выбора. Вот руководство, чтобы прояснить некоторые недоразумения при выборе оптоволоконного кабеля.

Проверьте квалификацию производителя

Основные производители оптоволоконных кабелей должны получить сертификацию системы качества ISO9001, международную сертификацию системы охраны окружающей среды ISO4001, ROHS, сертификацию соответствующих национальных и международных учреждений, таких как Министерство информационной индустрии, сертификацию UL и т. д.

Оптический режим: одномод или многомод

Как показано выше, одномодовое волокно часто используется для больших расстояний, в то время как многомодовое волокно обычно используется для коротких расстояний. Кроме того, стоимость системы и установки изменяются с различными режимами волокна. Вы можете обратиться к Одномодовое или многомодовое волокно: в чем разница? а затем решите, какой режим волокна вам нужен.

Оболочки оптических кабелей: OFNR, OFNP или LSZH

Стандартный тип оболочки оптического кабеля — OFNR, что означает “Optical Fiber Non-conductive Riser”. Кроме того, оптические волокна также доступны с OFNP или оболочкой plenum, которые подходят для использования в plenum средах, таких как подвесные потолки или фальшполы. Другой вариант оболочки — это LSZH. Сокращенно от “Low Smoke Zero Halogen”, он сделан из специальных составов, которые выделяют очень мало дыма и не токсичны при пожаре. Поэтому всегда обращайтесь к местному органу пожарной безопасности, чтобы уточнить требования к установке перед выбором типа оболочки.

Внутренняя конструкция оптического волокна: Tight Pack или Breakout или Сборка или Loose Tube

Tight pack кабели также известны как кабели распределительного типа, функции, что все буферные волокна под одной оболочкой с прочными элементами для установки Корпуса к Корпусу и Трубопровода под Установки Класса. Breakout оптический кабель или fan out кабель применим приложений от Устройства к Устройству с жесткими и прочными преимуществами. Сборка или конструкция zip cord часто используется для изготовления оптических патч-кордов и коротких breakout кабелей. В то время как конструкция loose tube — это стандарт Telco, используемый в телекоммуникационной отрасли.

Внутренний vs. Наружный

Выбор во многом зависит от вашего приложения. Основное различие между внутренним и наружным оптоволоконным кабелем заключается в блокировке воды. Наружные кабели предназначены для защиты волокон от воздействия влаги в течение многих лет. Тем не менее, в настоящее время существуют кабели с сухим водоблокирующей наружной функцией и внутренним дизайном. Например в среде кампуса, вы можете приобрести кабели с двумя оболочками: внешняя оболочка PE, выдерживающая влагу, и внутренняя оболочка PVC, имеющая сертификат UL для огнестойкости.

Количество волокон

Оба внутренний и наружный оптический кабель имеют широкий выбор количества волокон в диапазоне от 4 до 144 волокон. Если ваша потребность в волокне превышает этот диапазон, вы можете индивидуально настроить количество волокон для внутреннего или наружного оптического кабеля. Настоятельно рекомендуется приобрести запасные волокна для вас, если не изготовляете оптические патч-корды или соединяете простую линию связи с двумя волокнами.

Вывод

Оптическое волокно предлагает быстрое, постоянное и стабильное интернет-соединение, которое позволяет передавать много данных на невероятные расстояния. Поскольку потребности в данных становятся огромными, оптическая кабельная система представляет собой верный путь к гибкости и стабильности сети.

Что такое оптоволоконная технология и как она работает?

06 окт. Что такое оптоволоконная технология и как она работает?

Хотя многие из нас слышали термин «волоконная оптика» или «волоконно-оптическая технология» для описания типа кабеля или технологии, использующей свет, немногие из нас действительно понимают, что это такое. Здесь мы описываем основы оптоволоконной технологии, ее назначение, особенности, преимущества и где мы ее используем сегодня.

Узнайте больше о кабельных сборках NAI Group для волоконной оптики

Что такое оптоволоконная технология?

Волоконно-оптические волокна или оптические волокна представляют собой длинные тонкие пряди тщательно вытянутого стекла диаметром с человеческий волос.Эти жилы скомпонованы в жгуты, называемые оптическими кабелями. Мы полагаемся на них для передачи световых сигналов на большие расстояния.

В передающем источнике световые сигналы кодируются данными… теми же данными, которые вы видите на экране компьютера. Таким образом, оптическое волокно передает «данные» светом на приемный конец, где световой сигнал декодируется как данные. Следовательно, волоконная оптика на самом деле является средой передачи — «трубой» для передачи сигналов на большие расстояния с очень высокой скоростью.

Волоконно-оптические кабели были первоначально разработаны в 1950-х годах для эндоскопов.Цель заключалась в том, чтобы помочь врачам осмотреть пациента изнутри без серьезной операции. В 1960-х инженеры-телефонисты нашли способ использовать ту же технологию для передачи и приема телефонных звонков со «скоростью света». Это примерно 186 000 миль в секунду в вакууме, но в кабеле скорость снижается примерно до двух третей от этой скорости.

Как работает волоконная оптика?

Свет распространяется по оптоволоконному кабелю, многократно отражаясь от стенок кабеля. Каждая легкая частица (фотон) отражается по трубе с постоянным внутренним зеркальным отражением.

Луч света проходит по жиле кабеля. Жила — это середина кабеля и стеклянной конструкции. Оболочка — это еще один слой стекла, обернутый вокруг сердцевины. Оболочка предназначена для удержания световых сигналов внутри сердечника.

Типы оптоволоконных кабелей

Оптоволоконные кабели различных типов

Существует много типов оптоволоконных кабелей, которые для выполнения своей функции часто заканчиваются в сборках оптоволоконных кабелей.

Одно- и многомодовое оптоволокно

Волоконно-оптические кабели передают световые сигналы в режимах. Режим — это путь, по которому световой луч следует по оптоволокну. Есть одномодовые и многомодовые оптоволоконные кабели.

Одномодовое волокно — это простейшая структура. Он содержит очень тонкую сердцевину, и все сигналы проходят прямо посередине, не отскакивая от краев. Одномодовые оптоволоконные кабели обычно используются для кабельного телевидения, Интернета и телефонной связи, где сигналы передаются по одномодовым волокнам, свернутым в жгут.

Многомодовые оптоволоконные кабели используются в качестве патч-кордов или «перемычек» для соединения оборудования передачи данных

Многомодовое волокно — это другой тип оптоволоконного кабеля. Это примерно в 10 раз больше, чем у одномодового кабеля. Световые лучи могут проходить через ядро, следуя множеством разных путей или в нескольких разных режимах. Эти типы кабелей могут передавать данные только на короткие расстояния. Поэтому они используются, среди прочего, для соединения компьютерных сетей.

Существует четыре типа многомодовых оптоволоконных кабелей, обозначенных буквой «OM» (оптический многомодовый). Промышленная ассоциация обозначила их как OM1, OM2, OM3 и OM4. Они описаны в ISO / IEC 11801. Стандарт OM4 был одобрен TIA / EIA 492AAAD. Каждый OM имеет минимальные требования к модальной полосе пропускания.

Пленум

Кроме того, оптоволоконные кабели могут быть изготовлены в соответствии с требованиями отраслевых стандартов для установки в вентиляционных камерах. Они используются внутри зданий со специальными материалами и составами для обшивки.Эти кабели, называемые «напорным кабелем», соответствуют требованиям по пожароопасности и токсичности в случае пожара.

Одностороннее и дуплексное оптоволокно

Конструкции волоконно-оптических кабелей Simplex содержат одну жилу из стекла. Чаще всего симплексное волокно используется там, где требуется только одна линия передачи и / или приема между устройствами или когда используется мультиплексный сигнал данных (двунаправленная связь по одному волокну).

Дуплексный оптоволоконный кабель состоит из двух жил из стекла или пластика

Волоконно-оптический кабель на барабане с ящиками, с заделанными концами

волокно.Этот кабель, обычно имеющий конструкцию «zipcord», чаще всего используется для дуплексной связи между устройствами, где требуется раздельная передача и прием.

Другие применения оптоволоконных технологий

Помимо конструкций пленумов, производители волоконно-оптических кабелей создают:

• «сиамские» конструкции (два кабеля рядом, каждый со своей оболочкой)
• гибридные кабели (с медными кабелями)
• Связанные и композитные кабельные конструкции, которые включают другие оптоволоконные, медные кабели или иногда кабели для пар питания

Более короткие «коммутационные кабели» или «оптоволоконные перемычки» используются для соединения различного электронного оборудования в серверной, телекоммуникационной или дата-центре.

Использование оптического волокна в повседневной жизни

Возможно, вы видели пластиковые волокна, несущие цветные огни в декоративных целях. Возможно, вы не видели настоящих стекловолоконных кабелей, которые сейчас составляют основу наших коммуникационных и компьютерных сетей. Многие тысячи миль проложенного оптоволоконного кабеля несут множество типов информации под землей, в туннелях, стенах зданий, потолках и других местах, которых вы не видите. Примеры использования оптического волокна в нашей повседневной жизни включают такие приложения, как:

В последние годы появились и другие применения волоконной оптики.Волоконно-оптические кабели стали основой для MAN, WAN и LAN. Наблюдается тенденция к приложениям «FTTX» или «Fiber to the XXXX». Это, например, Fiber до:

• Дом (FTTH)
• Бордюр (FTTC)
• Помещение (FTTP)
• Здание (FTTB)
• Узел (FTTN)

Первоначально оптоволокно использовалось в основном для магистральных кабельных линий, предназначенных для передачи сигналов в более крупные населенные районы. Со временем эти кабели распространились по домам, зданиям и т. Д., что привело к тенденции FTTX.

Что такое оптоволоконный кабель?

Волоконно-оптический кабель — это сетевой кабель, который содержит пряди стеклянных волокон внутри изолированного корпуса. Они предназначены для высокопроизводительных сетей передачи данных и телекоммуникаций на большие расстояния. По сравнению с проводными кабелями оптоволоконные кабели обеспечивают более высокую пропускную способность и передают данные на большие расстояния. Волоконно-оптические кабели поддерживают большую часть мирового Интернета, кабельного телевидения и телефонных систем.

Волоконно-оптические кабели передают сигналы связи с помощью световых импульсов, генерируемых небольшими лазерами или светодиодами.

Lifewire / Тим Лидтке

Как работают оптоволоконные кабели

Волоконно-оптический кабель состоит из одной или нескольких стеклянных нитей, каждая из которых лишь немного толще человеческого волоса. Центр каждой нити называется ядром, которое обеспечивает путь для распространения света. Сердечник окружен слоем стекла, называемым оболочкой, которое отражает свет внутрь, чтобы избежать потери сигнала и позволить свету проходить через изгибы кабеля.

Двумя основными типами волоконно-оптических кабелей являются одномодовые и многомодовые . В одномодовом оптоволокне используются очень тонкие стеклянные нити и лазер для генерации света, а в многомодовом оптоволокне используются светодиоды.

В одномодовых волоконно-оптических сетях часто используются методы мультиплексирования с волновым разделением для увеличения объема трафика данных, который может переносить нить. WDM позволяет объединять (мультиплексировать) и позже разделять (демультиплексировать) свет на нескольких разных длинах волн, эффективно передавая несколько потоков связи с помощью одного светового импульса.

Преимущества волоконно-оптических кабелей

Оптоволоконные кабели обладают рядом преимуществ по сравнению с медными кабелями на большие расстояния.

• Волоконная оптика поддерживает более высокую пропускную способность. Пропускная способность сети, которую может выдержать оптоволоконный кабель, превосходит медный кабель той же толщины. Оптоволоконные кабели со скоростью 10, 40 и 100 Гбит / с являются стандартными.
• Поскольку свет может распространяться по оптоволоконному кабелю на гораздо большие расстояния без потери прочности, необходимость в усилителях сигнала снижается.
• Оптоволоконный кабель менее восприимчив к помехам. Медный сетевой кабель требует экранирования для защиты от электромагнитных помех. Хотя это экранирование помогает, его недостаточно для предотвращения помех, когда многие кабели соединены рядом друг с другом. Физические свойства волоконно-оптических кабелей позволяют избежать большинства этих проблем.

Оптоволокно до дома, других развертываний и оптоволоконных сетей

В то время как большая часть оптоволоконных кабелей устанавливается для поддержки междугородных соединений между городами и странами, некоторые домашние интернет-провайдеры вложили средства в расширение своих оптоволоконных сетей на пригородные районы для прямого доступа домохозяйств.Провайдеры и отраслевые профессионалы называют такие установки последней мили.

Некоторые из наиболее известных на рынке услуг оптоволокна до дома включают Verizon FIOS и Google Fiber. Эти услуги могут обеспечить гигабитные скорости Интернета для домашних хозяйств. Однако они обычно также предлагают клиентам пакеты с меньшей емкостью. Различные пакеты для домашнего использования часто обозначаются этими аббревиатурами:

• FTTP (оптоволокно до помещения) : оптоволокно, проложенное до самого здания.
• FTTB (оптоволокно к зданию / бизнесу / блоку) : То же, что и FTTP.
• FTTC / N (Волокно до границы узла) : Волокно, проложенное к узлу, но затем медные провода завершают соединение внутри здания.
• Прямое волокно : Волокно, выходящее из центрального офиса и подключенное напрямую к одному клиенту. Это обеспечивает максимальную пропускную способность, но прямое оптоволокно стоит дорого.
• Общее оптоволокно : аналогично прямому оптоволокну, за исключением того, что по мере приближения оптоволокна к помещениям ближайших клиентов оно разделяется на другие оптические волокна для этих пользователей.

Что такое темное волокно?

Термин «темное волокно» (часто обозначаемый как «темное волокно» или «неосвещенное волокно») чаще всего относится к проложенным оптоволоконным кабелям, которые в настоящее время не используются. Этот термин иногда также относится к частным оптоволоконным установкам.

Часто задаваемые вопросы

• Волоконно-оптическое волокно лучше кабеля? Лучшее зависит от вашей точки зрения. Поскольку электричество не используется, оптоволоконный Интернет с меньшей вероятностью отключится во время отключения электроэнергии, чем другие типы высокоскоростного Интернета.Оптоволоконный Интернет не только более надежен, но и работает быстрее и дороже, чем традиционные Интернет-кабели.
• Насколько быстрее оптоволоконный Интернет по сравнению с кабельным Интернетом? Кабельная технология в настоящее время поддерживает пропускную способность приблизительно 1000 Мбит / с, а оптоволоконный Интернет поддерживает скорость до 2000 Мбит / с. При скорости 1000 Мбит / с вы можете загрузить двухчасовой фильм в формате HD примерно за 32 секунды. При скорости 2000 Мбит / с загрузка двухчасового фильма в формате HD занимает около 17 секунд.
• Каковы основные компоненты оптоволоконного кабеля? Оптоволоконный кабель состоит из трех основных компонентов: сердечника, оболочки и покрытия.

Спасибо, что сообщили нам!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Сложно понять

Как они работают и для чего используются

Узнайте, как работают оптоволоконные кабели

Оптоволоконные кабели изменили телекоммуникации и возможности подключения. Волоконная технология меняет правила игры. По оптоволоконным кабелям сигналы могут передаваться по всему миру со скоростью света. Вы когда-нибудь хотели узнать, как работают оптоволоконные кабели? Никто не объясняет принцип работы оптоволоконного кабеля лучше, чем Билл Хэммак, инженер-инженер.Ниже приводится четкое и краткое видео Билла, которое демонстрирует работу волокна. Билл также объясняет, как используются оптоволоконные кабели и чего с их помощью можно добиться.

Хотите знать, почему оптоволокно является лучшим выбором для подключения, чем другие варианты? Ниже стенограммы видео вы найдете дополнительную информацию о том, как оптоволокно сравнивается с другими технологиями интернет-услуг, каковы основные преимущества оптоволокна и где оно доступно.

Видео: Как работают оптоволоконные кабели и как инженеры используют их для отправки сообщений

Расшифровка видео: Я считаю этот объект интересным.Это оптоволоконный кабель для стереосистемы. Если я направлю эту лазерную указку на кабель, она направит свет на другой конец. Эти кабели используются для соединения нашего мира сегодня, и они способны передавать информацию через страны и океаны. Но сначала позвольте мне показать вам, как работают оптоволоконные кабели.

У меня есть ведро, которое я модифицировал с окном спереди и с другой стороны, я вставил пробку в это отверстие прямо здесь. У меня есть бутылка пропиленгликоля с небольшим количеством сливок.Подставка для колец и, конечно же, лазерная указка. А теперь следи за этой вилкой, когда я выключаю свет. Это чудесно. Свет следует за потоком жидкости до ведра. Удивительный. Это происходит из-за полного внутреннего отражения. Когда свет входит в поток, он отражается, как только попадает на границу раздела между ним и жидкостью.

Здесь вы видите первое отражение, затем второе и третье. Это происходит из-за разницы между показателем преломления материала направляющей, в данном случае пропиленгликоля, и внешнего воздуха.Напомним, что всякий раз, когда свет падает на поверхность, он может либо поглощаться материалом, отражаться от него, либо проходить сквозь него, последнее мы называем «преломлением». Так легче увидеть сверху. Отражение и преломление могут происходить одновременно. Но если луч света падает на поверхность под углом, превышающим критический угол, он полностью отражается, а не преломляется.

Для этой системы с пропиленгликолем и воздухом, если луч падает на поверхность под углом больше 44.При 35 градусах от нормали он будет распространяться вниз по течению за счет полного внутреннего отражения. Чтобы создать такой же эффект в оптическом волокне, инженеры создают сердцевину из стекла, обычно из чистого диоксида кремния, и внешний слой, называемый «оболочкой», который они также обычно делают из диоксида кремния, но с кусочками бора или германия, чтобы уменьшить его индекс. преломление.

Разницы в один процент достаточно, чтобы оптоволоконные кабели работали. Чтобы сделать такой длинный и тонкий кусок стекла, инженеры нагревают большую стеклянную заготовку.Его центр — это чистая сердцевина из стекла, а снаружи — облицовка. Затем они вытягивают или вытягивают волокно, наматывая расплав на колесо со скоростью до 1600 метров в секунду. Обычно эти рисовальные башни имеют высоту в несколько этажей. Высота позволяет волокну остыть перед намоткой на барабан.

Одним из величайших инженерных достижений стал первый оптоволоконный кабель, охватывающий океан, под названием TAT-8. Он простирался от Такертона, штат Нью-Джерси, по дну океана на расстояние более 3500 миль до ответвлений до Уайдмута, Англия, и Пенмарча, Франция.Инженеры тщательно спроектировали кабель, чтобы выжить на дне океана. В его центре лежит ядро. Диаметр менее одной десятой дюйма, он содержит шесть оптических волокон, обернутых вокруг центральной стальной проволоки. Они встроили его в эластомер, чтобы смягчить волокна, окружили его стальными нитями, а затем запечатали внутри медного цилиндра, чтобы защитить его от воды. Последний кабель был меньше дюйма в диаметре, но мог обрабатывать около 40 000 одновременных телефонных звонков.

Суть того, как они отправляют информацию по оптоволоконному кабелю, очень проста.Я мог бы заранее договориться о сигнале с кем-нибудь на другом конце провода. Возможно, мы воспользуемся азбукой Морзе, и я просто заблокирую лазер, чтобы человек на этом конце увидел вспышки, передающие сообщение. Для передачи аналогового сигнала, такого как голос во время телефонного разговора по кабелю, инженеры используют импульсную кодовую модуляцию. Мы берем аналоговый сигнал и разрезаем его на части, а затем аппроксимируем громкость или амплитуду волны, насколько это возможно.

Мы хотим сделать это цифровым сигналом, что означает дискретные значения громкости, а не просто любое значение.Например, я буду использовать четыре бита, что означает, что у меня есть 16 возможных значений громкости. Таким образом, первые четыре части сигнала можно аппроксимировать примерно 10, 12, 14 и 15. Затем мы берем каждую часть и преобразуем ее амплитуду в серию единиц и нулей. Первая полоса значения 10 при кодировании становится единицей, нулем, единицей, нулем. Мы можем сделать это для каждого участка кривой.

Теперь вместо того, чтобы смотреть на зеленую форму волны или даже на синие полосы, мы можем думать о сигнале как о серии единиц и нулей, упорядоченных по времени.Это та последовательность, которую мы отправляем через оптоволоконный кабель вспышки за один и ничего за ноль. Теперь, конечно, на принимающей стороне известен точный метод кодирования. Так что расшифровать сообщение — тривиальный вопрос. Теперь вам может быть интересно, как лазерный импульс может преодолевать почти 4000 миль через океан. Не обойтись без посторонней помощи, потому что свет будет выходить с боков волокон. Оглянитесь на наш поток пропилена.

Вот как свет ослабляется при движении.Здесь вы можете увидеть узкий луч в ведре, который немного расширяется, когда входит в поток, а затем после первого отскока луч уходит даже шире, чем вошел. Это потому, что поверхность раздела с воздухом неровная, и лучи, составляющие луч, падают под немного разными углами. Когда этот луч делает свое второе отражение, отдельные лучи расходятся еще больше. До тех пор, пока он не достигнет третьего отскока, многие лучи уже не будут находиться под критическим углом и могут выйти из берегов потока.Здесь это происходит в нескольких дюймах, но в оптоволоконных кабелях, таких как TAT-8, сигнал проходит ошеломляющие 50 километров, прежде чем его нужно усилить. Совершенно потрясающе. Я Билл Хэммак, инженер-инженер.

Рекомендации по плану обслуживания оптоволоконного Интернета

Что касается производительности, Fastmetrics объяснил и продемонстрировал, что оптоволоконный Интернет на сегодняшний день является самым быстрым Интернет-сервисом. В некоторых случаях тарифные планы на оптоволоконный доступ в Интернет могут быть в 20 раз быстрее, чем обычные тарифные планы широкополосного доступа.В сегодняшнем обществе большинству предприятий требуется поддержка тарифного плана Интернет-услуг. Чтобы оставаться конкурентоспособными, предприятиям необходимо обеспечить максимальные возможности работы в сети. В этом посте мы рассмотрим, что вам следует учитывать при выборе тарифных планов для оптоволоконного интернета от Fastmetrics или любого другого поставщика оптоволоконных сетей.

Оптоволоконные интернет-планы повышают надежность

Оптоволоконное соединение с меньшей вероятностью будет подвержено перебоям в обслуживании из-за его конструкции.Как уже упоминалось, инженеры разработали оптоволоконные кабели, такие как TAT-8, чтобы выдержать давление глубин океана. Это сделано для того, чтобы иметь возможность посылать сигналы по всему миру со скоростью света. Центральная стальная проволока оборачивается вокруг оптических волокон, чтобы защитить их от разрыва. Кроме того, для защиты от воды инженеры часто герметизируют оптические волокна внутри медной трубки. По иронии судьбы, интернет-соединения на основе меди медленнее, чем оптоволокно, но медь дополняет оптоволокно по своей конструкции.

Анатомия подводного оптоволоконного кабеля

В недавней статье Nadex о меди как о товаре обсуждалось, как медь помогла инициировать глобальные изменения за счет улучшения инфраструктуры.И это как нельзя более верно в отношении той роли, которую он играет в защите оптоволоконных кабелей, обеспечивая повышенную долговечность и надежность для телекоммуникаций. Благодаря такому прочному сочетанию материалов оптоволоконные кабели с меньшей вероятностью будут подвержены перебоям в подаче электроэнергии. Или прерывается внешними факторами, такими как электрическое оборудование и молния. Поскольку Интернет является основой многих предприятий, важно учитывать, насколько важно иметь надежное подключение к Интернету.

Оптоволоконные интернет-планы обеспечивают более высокую скорость

Первое, что нужно решить владельцам бизнеса при приобретении оптоволоконной сети, — это уровень требуемой скорости.Насколько быстрым должен быть ваш Интернет? Например, Fastmetrics предлагает симметричные соединения от 100 x 100 Мбит / с, 250 x 250 Мбит / с, 500 x 500 Мбит / с, 1000 x 1000 Мбит / с (гигабит) до самых быстрых — 10 Гбит / с x 10 Гбит / с волоконно-оптических линий, а также выделенный Ethernet с аналогичными гигабит в секунду скорости. В зависимости от того, насколько активно ваша компания использует Интернет в своей повседневной деятельности, скорость будет зависеть от скорости, необходимой бизнесу. Свяжитесь с нами, если вы хотите оценить требуемую скорость волокна.Это зависит от количества сотрудников в вашем бизнесе, а также от того, для чего вам нужен интернет-сервис. Совет: Оцените оптимальную скорость оптоволоконного кабеля, чтобы получить план, соответствующий вашим потребностям.

Fiber Internet: более быстрая загрузка и доступ к облаку

Если вашему бизнесу необходимо хранить или отправлять огромные объемы данных, вам следует подумать о плане с более высокой скоростью загрузки в такие службы, как облако. Скачивание и выгрузка больших файлов или данных при широкополосном подключении может занять много времени. Совет: Выберите оптоволоконный тариф с адекватной скоростью загрузки. (Все оптоволоконные планы Fastmetrics обеспечивают симметричную скорость для быстрого доступа к облаку и загрузки).

Высокоскоростное симметричное оптоволокно

Не все оптоволоконные соединения одинаковы. Некоторые могут предложить высокую скорость загрузки, но как насчет скорости загрузки? Симметричные соединения идеальны при использовании телефонных услуг VoIP или облачной АТС. Если вашему бизнесу требуется интернет-решение с постоянной скоростью загрузки и выгрузки, вам потребуется высокоскоростное симметричное оптоволоконное соединение.Симметричное подключение предотвращает ненужные задержки при загрузке и выгрузке данных.

Стоимость установки оптоволоконного Интернета

Одна из самых важных вещей, которую следует учитывать, — это сколько будет стоить установка оптоволоконного подключения к Интернету. Без существующих волоконно-оптических линий обновление вашего интернет-сервиса до волоконно-оптического кабеля может стать для бизнеса крупной первоначальной инвестицией. Некоторые здания имеют существующую оптоволоконную интернет-инфраструктуру или уже «освещены» оптоволоконным кабелем. Освещенные здания из волокна сокращают первоначальные затраты конечного пользователя на строительство волокна.

«Век информации» утверждает, что оптоволоконная технология имеет длительный жизненный цикл благодаря непревзойденной скорости интернета и защитной конструкции. На техническом сайте говорится, что «телекоммуникационные инфраструктуры переходят от одного поколения к другому в течение нескольких месяцев». Мы надеемся, что это оказалось информативным для тех, кто рассматривает план использования оптоволоконного кабеля для своего бизнеса. В нашей публикации «10 преимуществ оптоволоконного Интернета» мы кратко излагаем 10 основных преимуществ, объясняющих, почему мы считаем, что инвестирование в оптоволоконное соединение является хорошей идеей.

Как волоконно-оптические технологии революционизировали телекоммуникации?

Потребовалось много лет, чтобы оптоволокно использовалось в полной мере для телекоммуникационных услуг. Учитывая, что волоконно-оптическая технология была впервые создана более 43 лет назад, прогресс был медленным. Это иронично, ведь оптоволокно предлагает конечным пользователям доступ к данным со скоростью света. Для Интернета и увеличения пропускной способности волоконно-оптические технологии по-прежнему используются недостаточно. Лишь несколько поставщиков услуг в некоторых странах предоставляют полный доступ к оптоволоконным сетям.

Основы — Как отправляются оптоволоконные передачи?

В дополнение к видео, приведенному выше, в котором подробно рассказывается о том, как работают оптоволоконные кабели, ниже приведены 3 основных этапа передачи данных по оптоволокну.

1. Оптический сигнал создается с помощью передатчика
2. Сигнал передается по оптоволокну, что гарантирует отсутствие искажений или ослабления сигнала
3. Сигнал получен и преобразован в электрический сигнал

Как оптоволокно изменило телекоммуникации сегодня?

С момента создания первой оптоволоконной глобальной сети в Эссексе, США.K в 1978 году оптоволокно медленно развивалось, росло и в некоторых случаях полностью вытеснило традиционные телекоммуникационные услуги на основе меди. Проще говоря, оптоволокно является более эффективным средством передачи телекоммуникационных сигналов (данных и голоса). Сигналы передаются светом по стеклянным волокнам, а не по медной проволоке.

Волокно против меди против кабеля — в чем преимущества?

Оптоволоконная технология может использоваться для передачи голоса, (телефоны) и данных (Интернет и телевидение). Он обеспечивает следующие преимущества перед связью по медному проводу или кабелю;

• Низкое затухание — потеря интенсивности любого вида физических свойств через среду.(Например, мощность сигнала по оптическому волокну).
• Меньше помех — электромагнитные помехи влияют на электрическую цепь. Это может прервать, затруднить, ухудшить или ограничить работу схемы. Эти эффекты могут варьироваться от ограничения данных до полной потери данных.

Недостатки оптоволоконного кабеля, меди и кабельного Интернета

Раньше оптоволоконная инфраструктура была недоступна в развитых странах. Установка оптоволокна также требовала больших затрат времени и средств.Из-за этого оптоволокно широко использовалось только в междугородной телефонной связи, где оно используется на полную мощность. К 2002 году мировая сеть из более чем 250 000 километров оптоволокна была проложена телекоммуникационной отраслью с пропускной способностью 2,56 Тбит / с.

Однако с 2000 года стоимость оптоволокна как услуги Интернета значительно снизилась. В некоторых городах США для каждого абонента дешевле развернуть оптоволокно до дома, чем услуги на основе меди.Это было очевидно через программу Google Fiber. Стоимость волокна еще ниже в таких странах, как Нидерланды, и других развитых странах Азии, таких как Южная Корея и Япония. Щелкните выделенную ссылку, чтобы увидеть полное сравнение между DSL, оптоволокном и кабелем.

Где наиболее доступны оптоволоконные сети Интернет?

В таких странах, как Япония, Южная Корея, Сингапур и во многих скандинавских странах оптоволокно в значительной степени заменило DSL в качестве услуги широкополосного доступа в Интернет.Оптоволоконная инфраструктура чрезвычайно доступна в таких странах, как Южная Корея, а также очень доступна. Это привело к тому, что такие страны, как Япония, Сингапур и Южная Корея, развивают одни из самых высоких скоростей интернета в мире, наряду со многими скандинавскими странами.

So-net в Японии обеспечивает скорость оптоволокна 2 Гбит / с до дома

Где в мире больше всего доступного волокна?

В нашем всемирном исследовании скорости интернета проанализированы данные о глобальной скорости интернета за период с 2015 года по май 2018 года.Была сильная корреляция с более высокой средней скоростью интернета в странах с большим доступом к инфраструктуре и услугам на основе оптоволокна.

Страны, отмеченные зеленым цветом на карте, имеют самую высокую среднюю скорость интернета. Это включает; большинство скандинавских стран, Южная Корея, Япония и некоторые европейские страны. (Полная интерактивная карта и таблицы данных доступны по ссылке выше). По совпадению, во многих из этих стран есть сильные оптоволоконные сети Интернет. Хотя это не всегда легко доступно в каждой стране или регионе, оптоволоконный Интернет и связь, безусловно, более эффективны в сегодняшнюю информационную эпоху, когда потребность потребителей и предприятий в получении информации быстрее и в различных цифровых средах высока требовать.

Похожие сообщения из Fastmetrics

Как работает оптоволокно?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 10 января 2021 г.

Римляне, должно быть, были особенно довольны собой в тот день, когда они изобрели свинцовые трубки около 2000 лет назад. Наконец они у них был простой способ переносить воду из одного места в другое. Представьте, что бы они сделали из современных оптоволоконных кабелей — «труб», которые может передавать телефонные звонки и электронную почту по всему миру за седьмую часть второй!

Фото: Световая труба: волоконная оптика означает направление световых лучей по тонким пластиковым или стеклянным нитям, заставляя их многократно отражаться от стен.Это смоделированное изображение. Обратите внимание, что в некоторых странах, включая Великобританию, Волоконная оптика пишется «волоконная оптика». Если вы ищете информацию в Интернете, всегда стоит поискать оба варианта написания.

Что такое волоконная оптика?

Мы привыкли к тому, что информация путешествует по-разному. Когда мы говорим по стационарному телефону, проводной кабель несет звуки нашего голоса в розетку в стене, где другой кабель берет на местную телефонную станцию.Мобильные телефоны работают иначе способ: они отправляют и получают информацию с помощью невидимых радиоволны — а Технология называется беспроводной, потому что в ней не используются кабели. Волоконная оптика работает третий способ. Он отправляет информацию, закодированную в луче света вниз по стеклянной или пластиковой трубе. Первоначально он был разработан для эндоскопов в 1950-х годов, чтобы помочь врачам заглянуть внутрь человеческого тела без необходимости сначала разрежьте его. В 1960-х инженеры нашли способ использовать та же технология для передачи телефонных звонков со скоростью света (обычно это 186 000 миль или 300 000 км в секунду в вакууме, но замедляется примерно до двух третей от этой скорости в оптоволоконном кабеле).

Оптическая технология

Фото: Отрезок 144-жильного оптоволоконного кабеля. Каждая прядь сделана из оптически чистого стекла и тоньше человеческого волоса. Изображение Тех. Сержант. Брайан Дэвидсон, любезно предоставлено ВВС США.

Оптоволоконный кабель состоит из невероятно тонких жил. из стекла или пластика, известного как оптические волокна; один кабель может иметь всего два прядей или целых несколько сотен. Каждая прядь меньше в десять раз толщиной с человеческий волос и может принимать около 25000 телефонных звонков, Таким образом, весь оптоволоконный кабель может легко передать несколько миллионов вызовов.Текущий рекорд для «одномодового» волокна (поясняется ниже): 178 терабит (триллион бит) в секунду — достаточно для 100 миллионов сеансов Zoom. (по словам эксперта по волокнам Джеффа Хехта)!

Волоконно-оптические кабели передают информацию между двумя местами, используя полностью оптическая (световая) технология. Предположим, вы хотели отправить информация с вашего компьютера на дом друга по улице с помощью волоконной оптики. Вы можете подключить свой компьютер к лазеру, который преобразовал бы электрическую информацию из компьютера в серию световые импульсы.Затем вы запускаете лазер по оптоволоконному кабелю. После прохождения по кабелю световые лучи выходили на другой конец. Вашему другу понадобится фотоэлемент (светочувствительный компонент), чтобы превратить импульсы света обратно в электрическую информацию его или ее компьютер мог понять. Так что весь аппарат будет как действительно изящная высокотехнологичная версия телефона, который вы можете Сделайте из двух банок для запеченных бобов и отрезка веревки!

Как работает оптоволокно

На фото: волоконно-оптические кабели достаточно тонкие, чтобы их можно было изгибать, поэтому световые сигналы проходят внутрь по изогнутым путям.Фотография любезно предоставлена ​​Исследовательским центром Гленна НАСА. (НАСА-GRC).

Изображение: Полное внутреннее отражение удерживает световые лучи от внутренней части оптоволоконного кабеля.

Свет распространяется по оптоволоконному кабелю по многократно отскакивая от стен. Каждый крошечный фотон (частица света) прыгает по трубе, как бобслей, спускающийся по ледяной трассе. Теперь ваша очередь может ожидать луч света, путешествовать по прозрачной стеклянной трубе, чтобы просто просочиться через края.Но если свет падает на стекло под очень малым углом (менее 42 градусов), он снова отражается — как будто стекло на самом деле зеркало. Этот явление называется полным внутренним отражением. Это одна из вещей, которая сохраняет свет внутри трубы.

Еще одна вещь, которая удерживает свет в трубе, — это структура кабель, состоящий из двух отдельных частей. Основная часть кабель — в середине — называется сердечником , и это бит свет проходит сквозь.На внешней стороне ядра обернут еще один слой стекла называется облицовкой . Работа облицовки — сохранить световые сигналы внутри активной зоны. Он может это сделать, потому что он сделан из различный вид стекла в сердцевине. (Технически облицовка имеет более низкий показатель преломления.)

Типы волоконно-оптических кабелей

Оптические волокна передают по ним световые сигналы в так называемых режимах . Звучит технически, но это просто означает разные способы путешествовать: мода — это просто путь, по которому световой луч следует вниз по волокну.Один режим чтобы пройти прямо по середине волокна. Другой — отразите волокно под небольшим углом. Другие режимы включают подпрыгивание вниз по волокну под другими углами, более или менее круто.

Иллюстрации: Вверху: свет по-разному распространяется в одномодовых и многомодовых волокнах. Внизу: внутри типичного одномодового оптоволоконного кабеля (не в масштабе). Тонкая сердцевина окружена оболочкой примерно в десять раз большего диаметра, пластиковым внешним покрытием (примерно в два раза больше диаметра оболочки), некоторыми укрепляющими волокнами из жесткого материала, такого как Kevlar®, с внешней защитной оболочкой снаружи.

Самый простой тип оптического волокна называется одномодовым . Он имеет очень тонкую сердцевину около 5-10 микрон (миллионных долей). метр) в диаметре. В одномодовом волокне все сигналы проходят прямо посередине, не отскакивая от краев (желтая линия в диаграмму). Кабельное ТВ, Интернет и телефонные сигналы обычно передаются по одномодовым волокна, свернутые в огромный пучок. Такие кабели могут отправлять информация более 100 км (60 миль).

Другой тип оптоволоконного кабеля называется многорежимный .Каждое оптическое волокно в многомодовый кабель о 10 раз больше одного в одномодовом кабеле. Это означает, что световые лучи могут проходить через ядро, следуя Разновидность разные пути (желтые, оранжевые, синие и голубые линии) — другими словами, в несколько разных режимов. Многорежимные кабели могут отправлять только информацию на относительно короткие расстояния и используются (среди прочего) для соединить компьютерные сети вместе.

Еще более толстые волокна используются в медицинском инструменте под названием гастроскоп (разновидность эндоскопа), врачи протыкают кому-то горло, чтобы обнаружить внутри него болезни их желудок.Гастроскоп — это толстый оптоволоконный кабель, состоящий из многих оптических волокон. На верхнем конце гастроскопа есть окуляр и фонарь. Лампа направляет свой свет на одну часть кабеля в живот пациента. Когда свет достигает желудка, он отражается стенки желудка в линзу внизу кабеля. Затем он возвращается в другую часть кабель в окуляр врача. Другие типы эндоскопов работают так же способ и может использоваться для осмотра различных частей тела.Также есть промышленный вариант инструмента, называемый фиброскопом, который можно использовать исследовать такие вещи, как недоступные части оборудования в самолете двигатели.

Применение для волоконной оптики

Стрельба по трубе кажется изящной научной партийный трюк, и вы можете не подумать, что у этого есть много практических применений что-то вроде того. Но так же, как электричество может привести в действие многие типы машин, лучи света могут нести многие типы информация — так что они могут помочь нам во многих отношениях.Мы просто не замечаем насколько обычными стали оптоволоконные кабели, потому что лазерные сигналы, которые они несут, мерцают далеко под нашими ногами, глубоко под офисными этажами и улицами города. Технологии, использующие это — компьютерные сети, радиовещание, медицинское сканирование и военная техника (назвать всего четыре) — причем совершенно незаметно.

Фото: Работа с волоконно-оптическими кабелями. Изображение Натанаэля Каллона, любезно предоставлено ВВС США.

Компьютерные сети

Волоконно-оптические кабели в настоящее время являются основным средством передачи информации на большие расстояния, потому что у них есть три очень больших преимущества перед медными кабелями старого образца:

• Меньшее затухание : (потеря сигнала) Информация проходит примерно в 10 раз дальше, прежде чем ей потребуется усиление, что делает оптоволоконные сети более простыми и дешевыми в эксплуатации и обслуживании.
• Без помех : В отличие от медных кабелей, между оптическими волокнами нет «перекрестных помех» (электромагнитных помех), поэтому они передают информацию более надежно и с лучшим качеством сигнала.
• Более высокая пропускная способность : Как мы уже видели, оптоволоконные кабели могут передавать гораздо больше данных, чем медные кабели того же диаметра.

Вы сейчас читаете эти слова благодаря Интернет. Вы наверняка наткнулись на эту страницу с поисковой системой как Google, который управляет всемирной сетью гигантских центров обработки данных соединены оптоволоконными кабелями большой емкости (и сейчас пытается развернуть быстрые оптоволоконные соединения для остальных из нас).Нажав на ссылку на поисковую систему, вы загрузили эту веб-страницу из моей сети сервер и мои слова просвистели большую часть пути к вам вниз больше волоконно-оптические кабели. Действительно, если вы используете быстрый оптоволоконный широкополосные, оптоволоконные кабели делают почти всю работу каждый раз вы выходите в интернет. При большинстве высокоскоростных широкополосных подключений только последний этап информационного пути (так называемый «последний миля «от оптоволоконного шкафа на вашей улице до вашего дома или квартира) подразумевает старомодные провода.Это оптоволоконные кабели, не медные провода, которые теперь несут «лайки» и «твиты» под наши улицы, через все большее количество сельских районов, и даже глубоко под океанами, соединяющими континенты. Если вы представите себе Интернет (и Всемирная паутина, которая использует его) как глобальная паутина, скрепляющие ее нити — оптоволоконные кабели; по некоторым оценкам, оптоволоконные кабели покрывают более 99 процентов от общего пробега Интернета, и переносят более 99 процентов всего международного коммуникационного трафика.

Чем быстрее люди получают доступ к Интернету, тем больше они могут — и будут — делать в сети. Прибытие из широкополосный Интернет сделал возможным явление облачных вычислений (где люди хранят и обрабатывают свои данные удаленно, используя онлайн вместо домашнего или служебного ПК в собственном помещении). В примерно так же стабильное развертывание широкополосного оптоволокна (обычно В 5–10 раз быстрее, чем обычный широкополосный DSL, который использует обычные телефонные линии) сделают это гораздо более обычным для люди занимаются такими вещами, как потоковое воспроизведение фильмов в Интернете, вместо того, чтобы смотреть транслировать ТВ или брать напрокат DVD.С большей пропускной способностью волокна и быстрее связи, мы будем отслеживать и контролировать многие другие аспекты наша жизнь в сети с использованием так называемого Интернета вещей.

Но не только общедоступные интернет-данные течет по оптоволоконным линиям. Когда-то компьютеры были подключены к на большие расстояния по телефонным линиям или (на короткие расстояния) по меди Кабели Ethernet, но все чаще предпочтительнее оптоволоконные кабели метод объединения компьютеров в сеть, потому что они очень доступны, безопасны, надежны и имеют гораздо большую вместимость.Вместо того, чтобы связывать офисов через общедоступный Интернет, это вполне возможно для компания для создания собственной оптоволоконной сети (если она может себе это позволить) или (что более вероятно) купить место в частной оптоволоконной сети. Многие частные компьютерные сети работают на так называемом темном волокне , которое звучит немного зловеще, но это просто неиспользованная емкость другого сеть (оптические волокна ожидают включения).

Интернет был продуман так, чтобы вид информации для любого использования; это не ограничивается ношением компьютерные данные.Когда-то по телефонным линиям выходил Интернет, теперь же вместо этого через оптоволоконный Интернет можно звонить по телефону (и Skype). Там, где когда-то телефонные звонки направлялись по сложному лоскутному одеянию медные кабели и микроволновые линии между городами, самые дальние теперь звонки направляются по оптоволоконным линиям. С 1980-х годов было уложено огромное количество волокна; оценки сильно разнятся, но считается, что общая мировая длина составляет несколько сотен миллионов километров (достаточно, чтобы пересечь Соединенные Штаты примерно миллион раз).В середине 2000-х годов было подсчитано, что до 98 процентов этого количества было неиспользованным «темным волокном»; Сегодня, хотя используется гораздо больше волокон, все еще считается, что большинство сетей содержат от трети до половины темного волокна.

Фото: Оптоволоконные сети дороги в строительстве (в основном потому, что рыть улицы стоит очень дорого). Поскольку затраты на рабочую силу и строительство намного дороже, чем сам кабель, многие сетевые операторы сознательно прокладывают намного больше кабеля, чем им нужно в настоящее время.Изображение Криса Уиллиса любезно предоставлено ВВС США.

Радиовещание

Еще в начале 20 века радио и Телевещание родилось из относительно простой идеи: это было технически довольно легко стрелять электромагнитными волнами по воздуху от одного передатчика (на радиостанции) до тысяч антенн в домах людей. В наши дни, когда радио все еще работает в воздухе, мы с такой же вероятностью ТВ через оптоволоконный кабель.

компании кабельного телевидения первыми перешли от с 1950-х годов, первоначально использовались коаксиальные кабели , (медные кабели с металлической оболочкой, обернутой вокруг них для предотвращения перекрестных помех), по которым передавалось лишь небольшое количество аналоговых телевизионных сигналов.Поскольку все больше и больше людей подключаются к кабелю, и сети начинают предлагать больший выбор каналов и программ, кабельные операторы сочли необходимо перейти с коаксиальных кабелей на оптические волокна и с аналогово-цифровое вещание. К счастью, ученые уже выясняли, как это могло быть возможно; еще в 1966 году, Чарльз Као (и его коллега Джордж Хокхэм) посчитали, доказав, как одиночный оптоволоконный кабель может несут достаточно данных для нескольких сотен телеканалов (или нескольких сотен тысяч телефонных звонков).Это был лишь вопрос времени, когда мир кабельного телевидения обратил на это внимание — и «новаторское достижение» Као было должным образом признано когда ему была присуждена Нобелевская премия по физике 2009 года.

Помимо более высокой пропускной способности, оптический волокна меньше страдают от помех, поэтому обеспечивают лучший сигнал (рисунок и звук) качество; они нуждаются в меньшем усилении для усиления сигналов, поэтому они путешествуют на большие расстояния; и они вообще дороже эффективный. В будущем оптоволоконный широкополосный доступ может стать большинство из нас смотрят телевизор, возможно, через такие системы, как IPTV (телевидение по Интернет-протоколу), в которых используется Стандартный способ передачи данных в Интернете («коммутация пакетов») в подавать телепрограммы и фильмы по запросу.Пока медный телефон линия по-прежнему является основным информационным маршрутом в дома многих людей, в будущем нашим основным соединением с миром станет высокоскоростной оптоволоконный кабель. кабель, несущий любую информацию.

Медицина

Медицинские гаджеты, которые могут помочь врачам сориентироваться внутри наших тел, не разрезая их, были первыми собственными применение волоконной оптики более полувека назад. Сегодня, гастроскопы (как их еще называют) так же важны, как и когда-либо, но волоконная оптика продолжает порождать важные новые формы медицинское сканирование и диагностика.

Одной из последних разработок называется лаборатория на волокно , и включает в себя вставку тонких волоконно-оптических кабелей с встроенные датчики в тело пациента. Эти виды волокон аналогичны по масштабу кабелям связи и тоньше относительно короткие световоды, используемые в гастроскопах. Как они Работа? Через них проходит свет от лампы или лазера, через деталь. тела, который доктор хочет изучить. Когда свет проникает сквозь волокна, тело пациента изменяет свои свойства в определенных способ (очень незначительное изменение интенсивности или длины волны света, возможно).Измеряя изменение света (используя методы например, интерферометрия), инструмент, прикрепленный к другому концу волокно может измерить некоторые важные аспекты того, как тело пациента работает, например, их температура, артериальное давление, pH клеток, или наличие лекарств в их кровотоке. Другими словами, вместо того, чтобы просто использовать свет, чтобы заглянуть внутрь тела пациента, это Тип волоконно-оптического кабеля вместо этого использует свет для его измерения или измерения.

Военный

Фото: Волоконная оптика на поле боя.У этой усовершенствованной оптоволоконной управляемой ракеты (EFOG-M) в носу установлена ​​инфракрасная оптоволоконная камера, чтобы стрелок, стреляющий по ней, мог видеть, куда она движется. Изображение любезно предоставлено Армия США.

Легко представить пользователей Интернета, связанных вместе гигантскими паутинами оптоволоконных кабелей; это гораздо менее очевидно что высокотехнологичные вооруженные силы мира связаны таким же образом. Волоконно-оптические кабели недорогие, тонкие, легкие, емкие, устойчивы к атакам и чрезвычайно безопасны, поэтому они предлагают идеальные способы подключения военных баз и других объектов, таких как ракетные стартовые площадки и радиолокационные станции.Поскольку они не переносят электрические сигналы, они не излучают электромагнитные излучение, которое может обнаружить противник, и они устойчивы к электромагнитные помехи (в том числе систематическое «глушение» противника атаки). Еще одно преимущество — относительно легкий вес волокна. кабели по сравнению с традиционными проводами из громоздких и дорогих медь металлическая. Танки, военные самолеты и вертолеты есть все постепенно переходят с металлических кабелей на оптоволоконные. Частично речь идет о сокращении затрат и экономии веса (оптоволоконные кабели весят почти 90 процентов меньше, чем у сопоставимых медных кабелей типа «витая пара»).Но это также повышает надежность; например, в отличие от традиционных кабелей на самолете, которые должны быть тщательно экранированы (изолированы) для защиты им против ударов молнии, оптические волокна полностью невосприимчивы к такой проблеме.

Кто изобрел волоконную оптику?

• 1840-е годы: швейцарский физик Даниэль Колладон (1802–1893) обнаружил, что может светить светом через водопроводную трубу. Вода несла свет внутреннее отражение.
• 1870: Ирландский физик Джон Тиндалл (1820–1893) продемонстрировал внутреннюю рефлексию в Лондонском Королевском обществе.Он светил в кувшин с водой. Когда он налил немного воды из кувшина, свет изогнулся, следуя за водой. Эта идея «изгиба» свет »- это именно то, что происходит в волоконной оптике. Хотя Colladon Истинный дедушка волоконной оптики, Тиндаль часто заслуживает уважения.
• 1930-е годы: Heinrich Lamm и Walter Gerlach , два Немецкие студенты пытались использовать световые трубки для изготовления гастроскопа — инструмент для заглядывания в чей-то желудок.
• 1950-е: в Лондоне, Англия, индийский физик. Нариндер Капани (1926–2021) и британский физик Гарольд Хопкинс (1918–1994) удалось отправить простую картинку по световой трубе, сделанной из тысяч стеклянных волокон. После публикации множества научных работ Капани заработал репутацию «отец волоконной оптики».
• 1957: Трое американских ученых из Мичиганского университета, Лоуренс Кертисс , Бэзил Хиршовиц и Уилбур Петерс, успешно использовали волоконно-оптическую технологию для создания первого в мире гастроскопа.
• 1960-е годы: американский физик китайского происхождения Чарльз Као (1933–2018) и его коллега Джордж Хокхэм осознали, что нечистое стекло бесполезно для волоконной оптики дальнего действия. Као предположил, что оптоволоконный кабель, сделанный из очень чистого стекла, сможет передавать телефонные сигналы на гораздо большие расстояния, и был награжден премией. Нобелевская премия по физике 2009 г. за это новаторское открытие.
• 1960-е годы: исследователи из Corning Glass Company создали первый оптоволоконный кабель, способный передавать телефонные сигналы.
• ~ 1970: Дональд Кек и его коллеги из Corning нашли способы посылать сигналы гораздо дальше (с меньшими потерями), что привело к разработка первых оптических волокон с низкими потерями.
• 1977: Первый оптоволоконный телефонный кабель был проложен между Лонг-Бич и Артезией, Калифорния.
• 1988: Первый трансатлантический оптоволоконный телефонный кабель TAT8 был проложен между США, Францией и Великобританией.
• 2020: Согласно TeleGeography, в настоящее время существует около 406 подводных волоконно-оптических кабелей. (несущие коммуникации под мировым океаном), протяженностью в общей сложности 1.2 миллиона км (0,7 миллиона миль). Это больше, чем в 2019 году, когда было 378 кабелей, хотя общее пройденное расстояние, по-видимому, осталось прежним.

Что такое оптоволоконный кабель? — FireFold

Мир телекоммуникаций быстро переходит от медных проводных сетей к оптоволоконным. Оптическое волокно представляет собой очень тонкую нить из чистого стекла, которая действует как волновод для света на большие расстояния. Он использует принцип, известный как полное внутреннее отражение. Волоконно-оптический кабель на самом деле состоит из двух слоев стекла: сердечника, который передает фактический световой сигнал, и оболочки, которая представляет собой слой стекла, окружающий жилу.Оболочка имеет более низкий показатель преломления, чем сердцевина. Это вызывает полное внутреннее отражение в ядре. Большинство волокон работают в дуплексных парах: одно волокно используется для передачи, а другое — для приема. Но можно отправить оба сигнала по одной цепи. Существует два основных типа оптоволоконных кабелей: одномодовое волокно (SMF) и многомодовое волокно (MMF). Разница в основном в размере ядра. MMF имеет гораздо более широкую сердцевину, что позволяет распространяться множеству мод (или «лучей») света.SMF имеет очень узкую сердцевину, которая позволяет распространяться только одной моде света. Каждый тип волокна имеет разные свойства со своими достоинствами и недостатками.

Зачем нужен оптоволоконный кабель?

• У них практически неограниченная информация
• Они обладают высокой пропускной способностью (очень широкая полоса пропускания, ТГц или Тбит / с)
• Они имеют очень низкие потери при передаче (<0,2 дБ / км, CF1 дБ / км, микроволновая печь, витая медная пара 10 дБ / км).
• Не рассеивают тепло
• Они невосприимчивы к перекрестным наводкам и электромагнитным помехам

Волоконно-оптические кабели находят множество применений в различных отраслях промышленности и приложениях.Ознакомьтесь с некоторыми из этих вариантов использования:

Медицинский

Оптические волокна подходят для использования в медицине. Они могут быть гибкими, очень тонкими для введения в легкие, кровеносные сосуды и многие полые части тела. Эти оптические волокна используются в нескольких приборах, которые позволяют врачам наблюдать за внутренними частями тела без хирургического вмешательства.

Телекоммуникации

Оптическое волокно установлено и используется для приема и передачи. Для телефонной передачи используются оптоволоконные кабели.Эти волокна передают энергию в виде световых импульсов. Его технология сравнима с технологией коаксиальных кабелей, за исключением того, что оптические волокна могут одновременно обрабатывать тысячи разговоров.

Сеть

Оптические волокна используются для соединения серверов и пользователей в различных сетевых настройках, а также помогают повысить точность и скорость передачи данных.

Промышленное / Коммерческое

Волокна используются для получения изображений в досягаемых зонах, таких как сенсорные устройства для измерения температуры, как проводка, где электромагнитные помехи являются проблемой, давление, как проводка в промышленных установках и автомобилях.Компании кабельного вещания и кабельного телевидения используют оптоволоконные кабели для проводки HDTV, CATV, видео по запросу, Интернета и многих других приложений.

Оборона / Правительство

Они используются в качестве гидрофонов для сонаров и сейсмических исследований, например, для проводки на подводных лодках, самолетах и ​​других транспортных средствах.

Хранение данных

Оптоволоконные кабели используются для хранения и передачи данных. Волоконно-оптические кабели также используются для визуализации и освещения, а также в качестве датчиков для мониторинга и измерения широкого спектра переменных. Кроме того, волоконно-оптические кабели используются для разработки, исследования и тестирования во всех вышеупомянутых приложениях.

9 применений волоконно-оптических кабелей

Волоконно-оптические кабели — это кабели, содержащие несколько тысяч оптических волокон в защитной изолированной оболочке. Оптические волокна представляют собой очень тонкие пряди из чистого стекла, которые передают информацию в виде света. Оптоволоконные кабели произвели революцию в мире сетевых коммуникаций с момента их появления почти четыре десятилетия назад. Сегодня эти кабели практически вытеснили традиционные методы построения сетей, в которых используются металлические провода, обеспечивая более высокую пропускную способность и передачу данных на большие расстояния.Некоторые из наиболее популярных применений оптоволоконных кабелей перечислены ниже.

1. Интернет

Оптоволоконные кабели передают большие объемы данных на очень высоких скоростях. Поэтому эта технология широко используется в интернет-кабелях. По сравнению с традиционными медными проводами оптоволоконные кабели менее громоздки, легче, гибче и несут больше данных.

2. Кабельное телевидение

Использование оптоволоконных кабелей для передачи кабельных сигналов за последние годы стремительно выросло.Эти кабели идеально подходят для передачи сигналов для телевизоров высокой четкости, поскольку они имеют большую полосу пропускания и скорость. Кроме того, волоконно-оптические кабели дешевле по сравнению с тем же количеством медных проводов.

3. Телефон

Позвонить на телефоны внутри страны или за ее пределами еще никогда не было так просто. Используя оптоволоконную связь, вы можете быстрее подключаться и вести разговор без задержек с обеих сторон.

4. Компьютерные сети

Сетевое соединение между компьютерами в одном здании или между соседними зданиями становится проще и быстрее с использованием оптоволоконных кабелей.Пользователи могут увидеть заметное сокращение времени, необходимого для передачи файлов и информации по сети.

5. Хирургия и стоматология

Оптоволоконные кабели широко используются в медицине и исследованиях. Оптическая связь — важная часть ненавязчивых хирургических методов, широко известных как эндоскопия. В таких случаях используется небольшой яркий свет, чтобы осветить операционную зону внутри тела, что позволяет уменьшить количество и размер разрезов.Волоконная оптика также используется в микроскопии и биомедицинских исследованиях.

6. Освещение и декорации

Использование волоконной оптики в области декоративного освещения также выросло с годами. Волоконно-оптические кабели обеспечивают простое, экономичное и привлекательное решение для проектов освещения. В результате они широко используются в осветительных украшениях и освещенных елках.

7. Механический осмотр

Волоконно-оптические кабели широко используются при обследовании труднодоступных мест.Некоторые из таких приложений — это инспекции на месте для инженеров, а также инспекция труб для сантехников.

8. Военное и космическое применение

Оптоволоконные кабели являются идеальным решением для передачи данных в этих областях, учитывая высокий уровень безопасности данных, необходимый в военных и аэрокосмических приложениях.

9. Автомобильная промышленность

Волоконно-оптические кабели играют важную роль в освещении и обеспечении безопасности современных автомобилей. Они широко используются в освещении как внутри, так и снаружи автомобилей.Благодаря своей способности экономить пространство и обеспечивать превосходное освещение, волоконная оптика с каждым днем ​​используется в большем количестве автомобилей. Кроме того, оптоволоконные кабели могут передавать сигналы между различными частями транспортного средства с молниеносной скоростью. Это делает их бесценными при использовании таких приложений безопасности, как антипробуксовочная система и подушки безопасности.

Оптоволоконные кабели имеют множество применений, выходящих за рамки того, о чем большинство людей знает. Вы могли использовать их все время и даже не догадываться!

Что такое волоконная оптика (оптическое волокно) и как она работает?

Волоконная оптика, или оптическое волокно, относится к среде и технологии, связанной с передачей информации в виде световых импульсов по стеклянной или пластиковой нити или волокна.Волоконная оптика используется для высокопроизводительных сетей передачи данных на большие расстояния.

Волоконная оптика также широко используется в телекоммуникационных услугах, таких как Интернет, телевидение и телефон. Например, Verizon и Google используют оптоволокно в своих сервисах Verizon FIOS и Google Fiber соответственно, обеспечивая пользователям гигабитные скорости Интернета.

Используются оптоволоконные кабели

, поскольку они обладают рядом преимуществ по сравнению с медными кабелями, например, более высокой пропускной способностью и скоростью передачи.

Волоконно-оптический кабель может содержать различное количество этих стеклянных волокон — от нескольких до пары сотен. Сердцевину из стекловолокна окружает еще один стеклянный слой, называемый оболочкой. Слой, известный как буферная трубка, защищает оболочку, а слой оболочки действует как последний защитный слой для отдельной пряди.

Как работает волоконная оптика

Волоконная оптика передает данные в виде световых частиц или фотонов, которые пульсируют по оптоволоконному кабелю.Сердцевина из стекловолокна и оболочка имеют разные показатели преломления, которые изгибают падающий свет под определенным углом. Когда световые сигналы передаются по оптоволоконному кабелю, они отражаются от сердечника и оболочки в виде серии зигзагообразных отражений, придерживаясь процесса, называемого полным внутренним отражением. Световые сигналы не движутся со скоростью света из-за более плотных слоев стекла, вместо этого они движутся примерно на 30% медленнее скорости света. Для обновления или усиления сигнала на протяжении всего пути передачи по оптоволоконной сети иногда требуются ретрансляторы с удаленными интервалами для регенерации оптического сигнала путем преобразования его в электрический сигнал, обработки этого электрического сигнала и ретрансляции оптического сигнала.

Волоконно-оптические кабели переходят на поддержку сигналов до 10 Гбит / с. Обычно по мере увеличения пропускной способности оптоволоконного кабеля он становится дороже.

Типы оптоволоконных кабелей

Многомодовое волокно и одномодовое волокно — это два основных типа оптоволоконных кабелей. Одномодовое волокно используется на больших расстояниях из-за меньшего диаметра сердцевины из стекловолокна, что снижает возможность ослабления — снижение мощности сигнала.Меньшее отверстие изолирует свет в единый луч, что обеспечивает более прямой путь и позволяет сигналу проходить на большее расстояние. Одномодовое волокно также имеет значительно более широкую полосу пропускания, чем многомодовое волокно. Источником света, используемым для одномодового волокна, обычно является лазер. Одномодовое волокно обычно дороже, поскольку требует точных расчетов для получения лазерного света в меньшем отверстии.

Волоконно-оптический кабель

Многомодовое волокно используется для меньших расстояний, поскольку большее отверстие в сердечнике позволяет световым сигналам отражаться и отражаться в большей степени.Больший диаметр позволяет передавать по кабелю одновременно несколько световых импульсов, что приводит к большему объему передачи данных. Однако это также означает, что существует большая вероятность потери, уменьшения сигнала или помех. В многомодовой волоконной оптике обычно используется светодиод для создания светового импульса.

В то время как медные кабели были традиционным выбором для телекоммуникаций, сетей и кабельных соединений в течение многих лет, оптоволокно стало обычной альтернативой. Большинство междугородных линий телефонных компаний в настоящее время состоят из оптоволоконных кабелей.Оптическое волокно передает больше информации, чем обычный медный провод, благодаря более высокой пропускной способности и более высокой скорости. Поскольку стекло не проводит электричество, волоконная оптика не подвержена электромагнитным помехам, а потери сигнала сводятся к минимуму.

Двунаправленный DWDM

Преимущества и недостатки

Оптоволоконные кабели используются в основном из-за их преимуществ перед медными кабелями. Преимущества включают:

• Поддержка более высокой пропускной способности.
• Свет может распространяться дальше, не нуждаясь в усилении сигнала.
• Они менее восприимчивы к помехам, например к электромагнитным помехам.
• Их можно погружать в воду — волоконная оптика используется в более опасных средах, таких как подводные кабели.
• Волоконно-оптические кабели прочнее, тоньше и легче кабелей с медной проволокой.
• Их не нужно так часто обслуживать или заменять.

Однако важно отметить, что у волоконной оптики есть недостатки, о которых следует знать пользователям.К этим недостаткам можно отнести:

• Медный провод зачастую дешевле волоконной оптики.
• Стекловолокно требует большей защиты внутри внешнего кабеля, чем медь.
• Установка новой кабельной разводки трудоемка.
• Оптоволоконные кабели зачастую более хрупкие. Например, волокна могут быть повреждены или сигнал может быть потерян, если кабель изогнут или изогнут вокруг радиуса в несколько сантиметров.

Используется волоконная оптика

Компьютерные сети — это распространенный вариант использования волоконной оптики из-за способности оптического волокна передавать данные и обеспечивать высокую пропускную способность.Точно так же волоконная оптика часто используется в радиовещании и электронике, чтобы обеспечить лучшее соединение и производительность. Интернет и кабельное телевидение — два наиболее распространенных вида использования волоконной оптики. Волоконная оптика может быть установлена ​​для поддержки удаленных соединений между компьютерными сетями в разных местах.

Военная и космическая промышленность также использует оптическое волокно в качестве средства связи и передачи сигналов в дополнение к его способности обеспечивать измерение температуры.Оптоволоконные кабели могут быть полезны из-за их меньшего веса и меньшего размера.

Волоконная оптика часто используется в различных медицинских инструментах для обеспечения точного освещения. Он также все чаще позволяет использовать биомедицинские датчики, которые помогают в минимально инвазивных медицинских процедурах. Поскольку оптическое волокно не подвержено электромагнитным помехам, оно идеально подходит для различных тестов, таких как сканирование МРТ.